西门子EM235模块在压力传感器标定中的应用

　　0　引言

　　压力传感器的标定是智能张拉设备研制过程中的一个重要环节。预应力张拉涉及到环境、磨损等诸多方面的因素,是一个非线性的传递过程。预应力张拉精度直接影响着预应力构件的安全和寿命[1]。所以,张拉过程一旦失控,轻则引起构件锚固端的纵向裂纹或构建应力不足,日后构件发生形变,重则引起构件裂痕,或者拉断预应力筋等重大事故。张拉过程中,准确地测量预应力是关键的一步。

　　在传统的预应力测量过程中,预应力的获取是通过油泵驱动千斤顶对预应力钢筋进行张拉,预应力的量取是通过测量油泵的油压并通过压力表显示,然后进行人工读数。存在读数慢、预应力获取需要转换、传输过程有损耗等缺点[2]。新型压力传感器是针对传统预应力张拉设备的缺点进行设计的。通过该传感器,将预应力钢筋受到的张拉力转化为电压信号,经西门子模数转换模块EM235 CN输入处理器进行处理。该传感器精度高、读数快,最大限度地减少了测量误差。而如何获取压力传感器所受压力和西门子模数转换模块EM235输出的关系正是此次标定所需要完成的任务。

　　1　压力传感器结构

　　图1为新型专用压力传感器的实物图,该应力传感器是根据QFZ600-25改进型张拉千斤顶进行设计的穿心式传感器,配合千斤顶、张拉油泵及配套锚具完成对中、锚固和测力3项功能。传感器的核心部件由弹性元件和电阻应变电桥构成。弹性元件材料为40CrMnTi钢。箔式应变片在粘贴时需要硅胶进行保护,防止因振动等外部因素引起的脱落。信号线采用四芯屏蔽电缆,分别是两根电源线和两根信号线,屏蔽线有助于降低外部强电信号的干扰[3]。

　　图2为压力传感器工作原理图,千斤顶在油泵的驱动下进行锚固作用,其张拉力量的大小通过在千斤顶和锚具之间的应力传感器获取。应力传感器在轴向受到挤压后发生形变,粘贴于弹性元件表面的电阻应变片阻值发生变化,从而引起电桥自平衡状态到不平衡。根据受力的大小,电阻值有相应的变化,电桥输出相应的电压值。传感器的设计在文献[3]中做了较为详细的介绍。

　　2　实验环境

　　2·1　实验配置

　　实验主要是在东北林业大学土木工程学院材料实验室完成,除林业大学提供的1×106N压力测量机械之外,实验的主要配置还包括:

　　(1) IBM笔记本一台(Intel (R) Pentium (R)处理器1·6GHz);

　　(2)西门子S7-200系列处理器226CN;

　　(3)西门子智能扩展模块EM235;

　　(4)计算机操作系统软件MicrosoftW indowsXP;

　　(5)西门子PLC程序开发软件STEP_7-MicroW-IN_V4_SP3。