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发布日期：2024-07-31 作者：江南
[导读]材料是人类赖以保存和成长的物资根本。20世纪70年月，人们把信息、材料和能源作为社会文明的支柱。而到现代社会，材料已成为国平易近经济扶植、国防扶植和人平易近糊口的主要构成部门。
引言
材料是人类赖以保存和成长的物资根本。20世纪70年月，人们把信息、材料和能源作为社会文明的支柱。而到现代社会，材料已成为国平易近经济扶植、国防扶植和人平易近糊口的主要构成部门。
材料科学的成长在很年夜水平上依靠在检测手艺的提高。每种新仪器和测试手段的发现缔造，都对那时新材料的呈现和成长起到了增进感化。检测手艺同时又是节制材料工艺流程和产物质量的首要手段，利用传感器，操纵物理、化学或生物道理探讨材料在各类外力感化下发生的应变、应力、强度、刚度、不变性等，从而到达节制产物质量的目标。在接下来的文章中我们就陆续为大师介绍普源精电科技股分有限公司（RIGOL）产物在材料应力检测进程中的利用案例。
图一 经典应力裂纹
应力测试
材料力学是研究材料力学机能和其变形纪律的学科，而应变应力则是材料力学中的主要概念。应变是材料在遭到外力感化下发生的形变量，而应力则是材料单元面积上的内力。应变应力的研究对材料的设计、制造和利用具有主要意义。
另外，应力测试在建筑学中也是一个必不成少的进程。在这里应力测试通常为指在建修建物施工进程中，如钢布局安装、卸载、革新、加固，混凝土浇筑等进程，采取监测仪器对受力布局的应力转变进行监测的手艺手段，在监测值接近节制值时发出报警，用来包管施工的平安性，也可用在查抄施工进程是不是公道。
应力测试的方式有以下几类：
Ø电阻应变丈量法：操纵电阻应变计丈量应力；
Ø光弹性方式：操纵光的弹性效应丈量应力；
ØX射线衍射法：操纵X光的衍射现象来丈量应力；
Ø超声法：操纵超声波在材猜中的传布特征来揣度应力状况。
此中电阻应变丈量法因为实行简单，本钱低廉，距离远等长处，是最普遍的应力丈量方式。
图二 金属电阻应变片的布局
电阻应变片的根基组织如图二，它一般由敏感栅、基片、引线、盖片等构成。敏感栅由高电阻系数的细丝曲折而成栅状，将其用粘合剂固定在基底上，而基片的感化是包管将构件上应变正确地传递到敏感栅上去。
在测试时，将应变片固定在被测试件的概况上，跟着试件受力变形，应变片的敏感栅也取得一样的变形，从而使其电阻随之产生转变，如图三为应变片在金属伸缩时电阻值转变道理。经由过程必然丈量线路将这类电阻转变经由过程仪表记实下来，就可以知道被测试件应变量的巨细。
图三 应变片在金属伸缩时电阻值转变道理
测试挑战
在电阻丈量应变的场景中，直接用万用表共同应变片进行丈量无疑是最简单的，万用表自己兼具电压、电流、电阻等常规物理量的丈量，且自己还能自界说传感器，进一步便利测试。如图5所示，可以直接用万用表测试应变片电阻。
图四 万用表测电阻示意图
应力应变的丈量常常是需要多个测试点同时丈量，特殊是建筑进程中更是需要成百上千个测试点进行散布式丈量。而因为一台万用表只能进行一项测试，假如应变片的数目较多，那就得为每个应变片设置装备摆设一台丈量万用表，如图6所示。
而且在现实丈量场景中，假如想要进行数据汇总，万用表固然自己撑持程控数据长途读取，但复数台的万用表一台台读取无疑也会给数据汇总带来坚苦。
图五 万用表测应变方式
是以万用表直接丈量应变方式的错误谬误以下：
l多点位丈量时仪器本钱高
l测试数据汇总坚苦，效力江南体育低
解决方案
为领会决上述问题，RIGOL推出了以矩阵开关系统M300为焦点的解决方案。该方案单套系统最多可以集成160个应变电阻丈量通道，系统构成以下图：
图六 RIGOL-160路应力测试方案布局图
该系统的首要组成以下：
DM3068万用表为丈量单位：该装备在1MΩ和以下的电阻丈量上的精度到达0.012%，有用确保测试数据的切确性和靠得住性；
M300+丈量板卡：M300是RIGOL推出的数据收集和矩阵开关系统，该装备单机可以设置装备摆设5块64通道单端或32通道差分的通道切换卡，此方案中为了提高精度，采取差分通道丈量，单机最多扩大160通道；
摹拟总线毗连器：用在毗连M300和DM3068，将M300毗连的DUT直接转接在DM3068的输入端；
接线盒：用在将DUT的测试线毗连至M300开关卡
图七 接线盒和摹拟总线毗连器
该方案的长处以下：
²系统组成简单便利易用
M300丈量系统采取了多种便利多通道丈量场景的软硬件设计：接线盒的设计使得工程师在毗连DUT的时辰，可以免拆卸机械，直接在小小的接线盒中操作，改换线路加倍便捷；测试设置中，可以自界说公式，可以直接将丈量的应力成果，按照应变计较公式换算为应变值，每一个通道设置好后，可以直接复制到其他通道或全部板卡
图八 M300通道复制和公式编纂功能
²单路本钱极低
系统最小设置装备摆设为20通道丈量，20通道增添到160通道的每通道扩大本钱低在RMB200元，相对动辄几十万的丈量装备而言，几近可以疏忽不计。
图九 32通道卡示意图
²数据阐发治理便利
系统的所有测试数据均取自在每套系统的单台DM3068或MC3065万用表（卡）上，系统标配的软件便可完善的将数据导出并分类阐发；对系统做软件二次开辟，也只需要最多节制俩台装备，避免由于多装备节制酿成的紊乱。
图十 某20通道应力测试成果
小结
普源精电（RIGOL）M300应力丈量系统不但合用在测试材料应力等参数，设置装备摆设分歧传感器和丈量单位后，该系统可以合用在浩繁需要散布式丈量或批量丈量的利用场景，如：
搭配热电偶用在监控材料或电路板元器件温度
传感器出产进程中，直接用在传感器曲线测定
LED检测中间，用在批量LED电量寿命检测等
获得更多RIGOL相干信息：
官方网站：www.rigol.com
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