一种用于电网环境下的高精度应变传感器制造技术

一种用于电网环境下的高精度应变传感器，包括高精度电桥电路、主控芯片、补偿块和屏蔽组件，所述高精度电桥电路封装于屏蔽组件内；所述高精度电桥电路包括4个桥臂，两个桥臂上的应变电阻分别固定于被测设备表面和补偿块表面上；另外两个桥臂分别设有固定电阻；所述主控芯片连接所述高精度电桥电路，高精度电桥电路的测量电压转化成应变量；本发明专利技术通过金属屏蔽组件包裹封装高精度电桥电路，减少电网环境中高精度电桥电路受到的电磁干扰；通过高精度电桥电路采用电桥补偿温度的方式减小应变监测中由温度变化产生的测量误差。本发明专利技术装置封装体积小，同时提高了测量效率，降低了温度测量误差，提高了测量的精度。

【技术实现步骤摘要】
一种用于电网环境下的高精度应变传感器
本专利技术属于应变监测领域，具体涉及一种用于电网环境下的高精度应变传感器。
技术介绍
应变传感器经过多年的研究与实践，关于应变传感器的设计与计算等基本技术已经十分成熟，目前它的发展侧重于工艺研究和应用研究，在产品标准化、系列化、工程化设计和规模化生产工艺等方面需要突破，特别是面对现有的应变传感器尺寸较大，测量精度较差；在电网环境下，存在电磁干扰等问题，导致应变测量数据不准确，亟需一种用于电网环境下的高精度应变传感器来解决上述问题。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在，在产品标准化、系列化、工程化设计和规模化生产工艺等方面需要突破，特别是面对现有的应变传感器尺寸较大，而且在电网环境下，电磁干扰严重，导致现有应变测量数据不准确，以及测量精度较差的问题，本专利技术提供了一种用于电网环境下的高精度应变传感器，包括：高精度电桥电路、主控芯片、补偿块和屏蔽组件，所述高精度电桥电路封装于屏蔽组件内；所述高精度电桥电路包括4个桥臂，其中两个桥臂上分别设有应变电阻，另外两个桥臂分别设有固定电阻；两个桥臂上的应变电阻分别固定于被测设备表面和补偿块表面上；所述主控芯片连接在所述高精度电桥电路中两个应变电阻之间的连接点和两个固定电阻之间的连接点上，用于获取高精度电桥电路的测量电压，还用于将所述测量电压转化成应变量；其中，所述补偿块表面与被测设备表面材料相同且形状大小一致。优选的，所述各应变电阻和各固定电阻阻值相同，且各应变电阻型号相同。r>优选的，所述补偿块自由放置，且与被测设备处于相同温度环境。优选的，所述屏蔽组件包括中空罩体，罩体上开设有穿设导线的通孔。优选的，所述罩体为铜板加工的上端封闭的圆筒结构，罩体外表面涂布有肉眼可识别颜色的油漆。优选的，所述高精度应变传感器还包括运放电路；所述主控芯片通过所述运放电路接入应变电阻之间的连接点和固定电阻之间的连接点上。优选的，所述高精度应变传感器还包括供电电源，所述供电电源为大容量一次性电池，供电电源的正负极分别连接两固定电阻对应的串联桥臂两端。优选的，所述高精度应变传感器还包括无线传输器，所述无线传输器与主控芯片连接，用于发送主控芯片转化的应变量。优选的，所述无线传输器为无线通信半有源RFID器件。优选的，所述高精度应变传感器还包括数字电位器，所述数字电位器两端分别串联两个保护电阻，再连接所述电桥电路测量电压输出的两端点，构成自动平衡调理电路。优选的，所述保护电阻的阻值大于所述应变电阻或所述固定电阻阻值。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术提供了一种用于电网环境下的高精度应变传感器，包括：高精度电桥电路、主控芯片、补偿块和屏蔽组件，所述高精度电桥电路封装于屏蔽组件内；所述高精度电桥电路包括4个桥臂，其中两个桥臂上分别设有应变电阻，另外两个桥臂分别设有固定电阻；两个桥臂上的应变电阻分别固定于被测设备表面和补偿块表面上；所述主控芯片连接在所述高精度电桥电路中两个应变电阻之间的连接点和两个固定电阻之间的连接点上，用于获取高精度电桥电路的测量电压，还用于将所述测量电压转化成应变量；其中，所述补偿块表面与被测设备表面材料相同且形状大小一致。通过金属屏蔽组件包裹封装高精度电桥电路，减少电网环境中高精度电桥电路受到的电磁干扰；通过高精度电桥电路采用电桥补偿温度的方式减小应变监测中由温度变化产生的测量误差。本专利技术装置封装体积小，同时提高了测量效率，降低了温度测量误差，提高了测量的精度。附图说明图1为本专利技术提供的一种高精度传感器结构示意图；图2为本专利技术提供的一种高精度电桥电路示意图；图3为本专利技术提供的一种高精度电桥电路中高精度应变电阻应力测量的方式示意图。附图标号说明：R1为工作应变片，RB为补偿应变片，R3和R4为固定电阻，U为电源加载电压，U0为电桥输出电压。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面结合说明书附图和实例对本专利技术的内容做进一步的说明。实施例1本专利技术提出一种用于电网环境下的高精度应变传感器，如图1和图2所示，包括高精度电桥电路、主控芯片、补偿块和屏蔽组件，所述高精度电桥电路封装于屏蔽组件内；所述高精度电桥电路包括4个桥臂，其中两个桥臂上分别设有应变电阻，另外两个桥臂分别设有固定电阻；两个桥臂上的应变电阻分别固定于被测设备表面和补偿块表面上，高精度应变电阻和高精度固定电阻组成4臂的测量全桥；所述主控芯片连接在所述高精度电桥电路中应变电阻之间的连接点和两个固定电阻之间的连接点上，用于获取高精度电桥电路的测量电压，还用于将所述测量电压转化成应变量；其中，所述补偿块表面与被测设备表面材料相同且形状大小一致。所述高精度电桥电路的两个应变电阻和两个固定电阻，所述两应变电阻分别对应R1工作应变片和RB补偿应变片，也即称对应R1工作应变片为对应的应变传感芯片，对应的RB补偿应变片为对应的应变补偿芯片；所述两个应变电阻分别设置在串联的两个桥臂上，所述两个固定电阻(R3和R4)分别设置在另外两个串联的桥臂上；应变电阻的阻值受被测设备表面的微应变而改变；应变电阻随着被测设备表面的微应变变化，对应的电阻值变化引起电桥电路输出电压U0的变化，高精度电桥电路将被测设备表面的微应变转化为电压输出。所述高精度电桥电路采用电桥补偿温度的方式减小应变监测中由温度变化产生的测量误差，并监测被测设备表面的微应变；因为高精度电桥电路采用两个固定电阻作为温度变化的参照，根据固定电阻阻值随温度变化引起的U0端电压不变，进而消除了测量的两个应变电阻因为温度的变化而产生的电压变化影响。在监测前，当被测试件不承受应变时，R1和RB又处于同一环境温度为t(-50℃～80℃)的温度场中，调整电桥电路中数字电位器的参数进行微调，能实现电桥温度补偿功能，高精度电桥电路采用电桥补偿的方式减小应变监测信号的温度误差，使电桥电路达到平衡。所述屏蔽组件包括中空罩体，内部封装有高精度电桥电路，罩体上开设有穿设导线的通孔，所述罩体为铜板加工的上端封闭的圆筒结构，罩体外表面涂布有肉眼可识别颜色的油漆；屏蔽组件将电路与环境隔离开来，屏蔽减弱了电网环境下电磁的干扰，提高了测量结果的准确性。所述运放电路连接所述高精度电桥电路的电桥，并与主控芯片连接；运放电路包括：输入级、中间级、输出级和偏置电路，主控芯片通过所述运放电路接入应变电阻之间的连接点和固定电阻之间的连接点上，运放电路经过多级放大接收到的U0信号，并把放大的信号输出给连接的主控芯片处理器，主控芯片是一个半导体集成电路，主控芯片包括有嵌入式软件的模数转换器，用于将放大的模拟信号进行处理，将模拟量转化成相应的应变量。嵌入式软件是由编程程序集成控制的软件、作为微控制器集成在一个微芯片上，采用逐次比较型进行A/D转换。模拟输入信号一般为非负单极性，且输入信号的电压范围为0～AVREF，A/D转换具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电网环境下的高精度应变传感器，其特征在于，包括：高精度电桥电路、主控芯片、补偿块和屏蔽组件，所述高精度电桥电路封装于屏蔽组件内；/n所述高精度电桥电路包括4个桥臂，其中两个桥臂上分别设有应变电阻，另外两个桥臂分别设有固定电阻；两个桥臂上的应变电阻分别固定于被测设备表面和补偿块表面上；/n所述主控芯片连接在所述高精度电桥电路中两个应变电阻之间的连接点和两个固定电阻之间的连接点上，用于获取高精度电桥电路的测量电压，还用于将所述测量电压转化成应变量；/n其中，所述补偿块表面与被测设备表面材料相同且形状大小一致。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于电网环境下的高精度应变传感器，其特征在于，包括：高精度电桥电路、主控芯片、补偿块和屏蔽组件，所述高精度电桥电路封装于屏蔽组件内；
所述高精度电桥电路包括4个桥臂，其中两个桥臂上分别设有应变电阻，另外两个桥臂分别设有固定电阻；两个桥臂上的应变电阻分别固定于被测设备表面和补偿块表面上；
所述主控芯片连接在所述高精度电桥电路中两个应变电阻之间的连接点和两个固定电阻之间的连接点上，用于获取高精度电桥电路的测量电压，还用于将所述测量电压转化成应变量；
其中，所述补偿块表面与被测设备表面材料相同且形状大小一致。


2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述各应变电阻和各固定电阻阻值相同，且各应变电阻型号相同。


3.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述补偿块自由放置，且与被测设备处于相同温度环境。


4.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述屏蔽组件包括中空罩体，罩体上开设有穿设导线的通孔。


5.根据权利要求4所述的传感器，其特征在于，所述罩体为铜板加工的上端封闭的圆筒结构，罩体外表...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧文浩，李孟轩，马潇，赵斌滨，刘毅，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11