高精度应变测量系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种高精度应变测量系统，包括电桥电路模块、放大电路模块、AD转换电路模块、处理器模块、显示模块及降压模块；所述电桥电路模块将形变量转换为应变片阻值的变化量，再将应变片阻值的变化量转化为电信号传输至所述放大电路模块，所述放大电路模块接收所述电信号并将所述电信号放大输出并传输至所述AD转换电路模块的输入端，所述AD转换电路模块将放大后的电信号转换为数字信号并将所述数字信号输出传输至所述处理器模块的数字端，所述处理器模块接收所述数字信号并对所述数字信号进行处理和计算后传输至所述显示模块，所述显示模块接收处理和计算后的数字信号并输出数据。所述高精度应变测量系统精度高，且能实现动态高速测量。 1

【技术实现步骤摘要】
高精度应变测量系统
本技术涉及一种高精度应变测量系统。
技术介绍
应变电测法的研究历史很长，但在其研究初期还很不完善，存在着这样和那样的问题需要解决。以电阻应变片测量法为例，在实际的应变测量中，将应变片作为敏感元件的惠斯顿电桥及电位计电路是动态测量和静态测量的常用电路，它们都需要恒压源进行供电。然而，由于此类电路的特点，它们的输出灵敏度不高，输出非线性且具有尖峰效应。在小应变测量中，这种劣势并不明显，然而到了大应变测量时，这种非线性效应就会非常明显。尽管可以进行计算机校正但步骤复杂且精度难以保证。因而人们提出使用恒流源电路加以改进。一开始，人们采用的是单恒流源电路，它很好地解决了恒压源电路地非线性问题，使其适用于大应变测量，同时也适用于半导体应变片地测量电路。尽管如此，它也存在致命地缺陷：不能用于动态测量。另外它不具备温度补偿的能力。为了弥补这一点，双恒流源电路被提了出来。双恒流源电路在保持单恒流源电路的基础上，可通过增加温度补偿电阻完成温度补偿。其唯一不足是要求恒流源的输出电流具有较高的稳定性，否则会对输出产生波动。尽管解决了非线性的问题，却又产生了一个新问题：在理想状态下，处理器在读取模数转化器的输出量后，经过处理即可得到准确的测量值，然而实际上电流源，放大器和模数转换器都存在漂移等非理想的因素。这将对整个测试环节的精度产生很大的影响。为了消除非理想因素带来的误差，研究人员想到了多通道的应变测量电路，它不仅能够消除非线性因素带来的误差，还使系统具有了极高的稳定性。在解决多点测量的温度补偿的问题时，人们发现传统的温度补偿法是采用一支温度补偿片进行自补，但一般只能补偿不超过五支应变片，否则会造成补偿片因通电时间过长而产热影响补偿效果。因而人们想到了利用应变片互补的方法。利用应变片互补，可以大大减少补偿片的使用数量，也使电路体积大大减小，适合多点测量。随着计算机技术的发展，人们开始将处理器应用到应变测试中去，从早期的89C51，进化到后来的AVR和ARM，再到现在的FPGA平台，应变测量系统的处理能力不断增强，使其能够适应多点测量，立体测量，高频实时测量等新的环境。在此基础上，人们又想到利用数字芯片去实现数字测量系统。这其中包括例如：利用ARM处理器对程控放大器进行调节，使其对输入信号的大小进行控制以满足量程的需求；利用数字温度传感器DS18B20，通过软件控制实现温度补偿；利用程控数字电位器DS1267实现电桥的自动平衡和调零；利用TDC时间数字测量原理，使用高精度时间测量芯片，消除模数转换带来的误差，减少电磁干扰等。另外串口及CAN总线的应用也大大优化了系统的数据传输性能。但是如今的应变测量还是存在温度补偿不足、系统复杂、速度不够，无法实现动态测量的缺点。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种低噪声、高速率、能够实现动态测量的高精度应变测量系统。为达到上述目的，本技术提供如下技术方案：一种高精度应变测量系统，所述高精度应变测量系统包括电桥电路模块、放大电路模块、AD转换电路模块、处理器模块、显示模块及降压模块；其中，所述电桥电路模块将应变量转换为应变片阻值的变化量，再将应变片阻值的变化量转化为电信号传输至所述放大电路模块，所述放大电路模块接收所述电信号并将所述电信号放大输出并传输至所述AD转换电路模块的输入端，所述AD转换电路模块将放大后的电信号转换为数字信号并将所述数字信号输出传输至所述处理器模块的数字端，所述处理器模块接收所述数字信号并对所述数字信号进行处理和计算后传输至所述显示模块，所述显示模块接收处理和计算后的数字信号并输出数据；所述降压模块将电压处理以输出第一种降压值、第二种降压值及第三种降压值，所述降压模块输出所述第一种降压值至AD转换电路模块及所述处理器模块，所述降压模块输出所述第二种降压值至所述放大电路模块，所述降压模块输出所述第三种降压值至所述电桥电路模块。进一步地，所述降压模块包括第一级降压模块、第二级降压模块及第三级降压稳压模块，所述第二级降压模块包括降压模块一及降压模块二；所述第一级降压模块与所述降压模块一降压后以输出所述第一种降压值，所述第一级降压模块与所述降压模块二降压后以输出所述第二种降压值，所述降压模块二与所述第三级降压稳压模块降压后以输出所述第三种降压值。进一步地，所述第一级降压模块采用LM2596芯片，所述降压模块一和降压模块二采用SPX3819芯片，所述第三级降压稳压模块为TL431降压稳压模块。进一步地，所述第一种降压值为+3.3V，所述第二种降压值为+5V，所述第三种降压值为+2.5V。进一步地，所述电桥电路模块所采用的电桥为惠斯顿电桥。进一步地，所述放大电路为差分放大电路，所述电桥电路的输出端AD+及AD-与所述差分放大电路的+IN及-IN端信号连接，所述放大信号从其OUT引脚端输出。进一步地，所述AD转换电路模块采用AD9226芯片。进一步地，所述处理器模块为ATmega128单片机，所述ATmega128单片机的PF0～PF7和PC0～PC3引脚与所述AD转换模块的AD1_D0～AD1_D11引脚信号连接，所述ATmega128单片机的PC4引脚与所述AD转换模块的AD1_OTR引脚信号连接。进一步地，所述高精度应变测量系统还包括电源模块，所述电源模块与所述降压模块连接。本技术的有益效果在于：本技术的高精度应变测量系统通过在系统中采用高精度、高速率的AD转换电路模块，可实现高速动态测量；通过在高精度应变测量系统设置多级降压模块，以给各模块提供适应的稳定电压，从而提高系统的测量精度。上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明图1为本技术的高精度应变测量系统的系统框图。图2为图1中的电桥电路模块的结构示意图。图3为图1中的第一级降压模块的结构示意图。图4为图1中的第二级降压模块的降压模块二的结构示意图。图5为图1中的第二级降压模块的降压模块一的结构示意图。图6为图1中的第三级降压模块的结构示意图。图7为图1中的放大电路模块的结构示意图。图8为图1中的AD转换电路模块的结构示意图。图9为图1中的处理器模块的结构示意图。图10为图9的流程图。图11为图10的测试结果图。图12为图10的另一测试结果图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本技术，但不用来限制本技术的范围。请参见图1，本技术的一较佳实施例的高精度应变测量系统包括电桥电路模块4、放大电路模块5、AD转换电路模块6、处理器模块7、显示模块8及降压模块；其中，所述电桥电路模块4将应变量转换为应变片阻值的变化量，再将应变片阻值的变化量转化为电信号传输至所述放大电路模块5，所述放大电路模块5接收所述电信号并将所述电信号放大输出并传输至所述AD转换电路模块6的输入端，所述AD转换电路模块6将放大后的电信号转换为数字信号并将所述数字信号输出传输至所述处理器模块7的数字端，所述处理器模块7接收所述数字信号并对所述数字信号进行处理和计算后传输至所述显示模块8，所述显示模块8接收处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高精度应变测量系统，其特征在于，所述高精度应变测量系统包括电桥电路模

【技术特征摘要】
1.一种高精度应变测量系统，其特征在于，所述高精度应变测量系统包括电桥电路模块、放大电路模块、AD转换电路模块、处理器模块、显示模块及降压模块；其中，所述电桥电路模块将应变量转换为应变片阻值的变化量，再将应变片阻值的变化量转化为电信号传输至所述放大电路模块，所述放大电路模块接收所述电信号并将所述电信号放大输出并传输至所述AD转换电路模块的输入端，所述AD转换电路模块将放大后的电信号转换为数字信号并将所述数字信号输出传输至所述处理器模块的数字端，所述处理器模块接收所述数字信号并对所述数字信号进行处理和计算后传输至所述显示模块，所述显示模块接收处理和计算后的数字信号并输出数据；所述降压模块将电压处理以输出第一种降压值、第二种降压值及第三种降压值，所述降压模块输出所述第一种降压值至AD转换电路模块及所述处理器模块，所述降压模块输出所述第二种降压值至所述放大电路模块，所述降压模块输出所述第三种降压值至所述电桥电路模块。2.如权利要求1所述的高精度应变测量系统，其特征在于，所述降压模块包括第一级降压模块、第二级降压模块及第三级降压稳压模块，所述第二级降压模块包括降压模块一及降压模块二；所述第一级降压模块与所述降压模块一降压后以输出所述第一种降压值，所述第一级降压模块与所述降压模块二降压后以输出所述第二种降压值，所述降压模块二与所述第三级降压稳压模块降压后以输出所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴迪，郑分刚，黄敏，潘小平，张晓俊，陶智，沈成，冯哲，周长伟，肖仲喆，孙宝印，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32