一种数字式标准测力系统技术方案

本实用新型专利技术提供的一种数字式标准测力系统，包括力采集器和上位机，力采集器和上位机为通信连接；力采集器包括测力传感器、模数转换电路、电源管理电路、主控电路和通信电路，测力传感器与模数转换电路电连接，模数转换电路与主控电路电连接，主控电路通过通信电路与上位机通信连接，电源管理电路的输入端用于接入电源且输出端分别与测力传感器、模数转换电路、电源管理电路、主控电路、通信电路电连接。本实用新型专利技术提高了标准测力系统的数据准确度、数据稳定性和工作效率。数据稳定性和工作效率。数据稳定性和工作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种数字式标准测力系统


[0001]本技术涉及数字电路
，特别涉及一种数字式标准测力系统。

技术介绍

[0002]标准测力系统是一种测量精度高、高可靠性的力值传递标准，主要用于测量电液伺服万能试验机、摆锤式冲击试验机、液压千斤顶、抗折试验机、液压静力压桩机、电子式万能试验机、恒定加力速度建筑材料试验机、工作测力仪、专用工作测力机等测力设备。目前在用的标准测力系统有较大数量，按结构型式可以分为百分表式和应变式。标准测力系统广泛应用于计量机构、生产企业、高等院校和科研院所的力值测量实验室。
[0003]标准测力系统由力传感器(或测力环)及配套的指示装置组成。当力传感器(或测力环)受力时，力的大小由指示装置进行指示。试验时，被检力值设备的安装应保证其加荷轴线和力传感器的主轴线相重合，安装标准测力系统时，应保证在试验机和标准测力系统之间只有一个球座，并以液压或机械的方式对被检力值设备连同安装好的标准测力系统从零开始至少施加3次最大试验力，然后将力值按预定顺序自动平稳地把负荷施加到被检力值设备和力传感器上，指示装置显示力传感器的标准力值，被检力值设备上的显示器显示被检力值设备的测量力值，读取指示装置和被检力值设备显示器上的数值，将读取到的两个数值进行比较，以实现对被测力值设备的值进行准确性地判定。
[0004]就目前技术来看，现有标准测力系统对被检力值设备进行检定的过程存在以下不足：
[0005](1)检定被检力值设备所使用的标准测力系统都是以模拟式传感器作为受力元件，配以测力仪表组成，由于模拟式传感器存在的线性、重复性、滞后等性能不佳、输出信号弱、抗干扰能力差、受偏载和温度影响大、蠕变影响等问题，标准测力系统的准确度及长期稳定性不高，无法对被检力值设备实现高准确度的检定。
[0006](2)目前的被检力值设备检定过程大部分是采用传统的检定方式，即每个检定人员在现场记录下检定数据并人工处理，还需在原始记录中完整记录下单位名称、被检仪器、标准仪器、环境条件、检测技术依据等方面的大量信息，很多工作是重复的，浪费了检定人员大量的时间和精力，对这些原始记录的查询、保存和管理也是一个繁杂琐碎的事务。
[0007]目前国内还没有基于高精度数字式测力传感器的数字式标准测力系统，只能用人工方式将被检力值设备示值和标准测力系统示值进行比较，计算出误差，修约化整，处理误差数据及人工编制检定证书，判断被检力值设备是否合格。
[0008]从标准测力系统的准确度和工作效率的角度出发，急需设计一种标准测力系统来实现对力值测量设备的高精度测量。

技术实现思路

[0009]为了解决现有技术的上述问题，本技术提供一种数字式标准测力系统，以提高了标准测力系统的数据准确度、数据稳定性和工作效率。
[0010]为了达到上述目的，本技术采用的技术方案为：
[0011]第一方面，本技术提供一种数字式标准测力系统，包括力采集器和上位机，所述力采集器和所述上位机为通信连接；
[0012]所述力采集器包括测力传感器、模数转换电路、电源管理电路、主控电路和通信电路，所述测力传感器与所述模数转换电路电连接，所述模数转换电路与所述主控电路电连接，所述主控电路通过所述通信电路与所述上位机通信连接，所述电源管理电路的输入端用于接入电源且输出端分别与所述测力传感器、模数转换电路、电源管理电路、主控电路、通信电路电连接。
[0013]本技术的有益效果在于：将测力传感器的模拟信号转换为数字信号来避免模拟信号所存在的问题，以提高了标准测力系统的数据准确度及数据稳定性。将主控电路转换后的数字信号通过通信电路上传到上位机来避免人工记录的问题，并实现数据的自动化处理，从而提高了标准测力系统的数据准确度和工作效率。
[0014]可选地，所述模数转换电路包括模数转换芯片、第一接口和穿心电容，所述主控电路包括微处理器；
[0015]所述第一接口包括桥路电源正极端、桥路电源负极端、传感器信号正极端和传感器信号负极端，所述桥路电源正极端、桥路电源负极端、传感器信号正极端和传感器信号负极端分别通过一个穿心电容连接在所述模数转换芯片的参考电压正极端、参考电压负极端、模拟输入信号正极端和模拟输入信号负极端；
[0016]所述模数转换芯片的串行数据输入端、串行数据输出端和串行时钟输入端分别与所述微处理器的IO端口对应连接。
[0017]根据上述描述可知，通过穿心电容来对模拟信号起到滤波和抗干扰作用。
[0018]可选地，所述模数转换电路还包括隔离电感和RC并联电路，所述模数转换芯片的模拟地端与所述隔离电感的第一端电连接，所述隔离电感的第二端与所述RC并联电路的第一端同时与数字地电连接，所述RC并联电路的第二端与所述模数转换芯片的输出锁存引脚电连接。
[0019]根据上述描述可知，通过隔离电感来避免数字地和模拟地的相互干扰，并通过RC并联电路来起到衰减高频信号的作用，从而实现数模隔离以及噪声滤除。
[0020]可选地，所述主控电路还包括时钟电路，所述时钟电路包括晶体谐振器和两个微调电容，所述微处理器的两个IO端口分别连接在所述晶体谐振器的两端，所述晶体谐振器的两端还分别与其中一个微调电容的第一端电连接，两个所述微调电容的第二端同时与数字地电连接。
[0021]根据上述描述可知，通过时钟电路来提供时钟基准信号。
[0022]可选地，还包括状态指示电路，所述状态指示电路的控制端与所述微处理器的IO端口电连接。
[0023]可选地，所述状态指示电路包括激光二极管和第一电阻，所述激光二极管的负极端作为控制端与所述微处理器的IO端口电连接，所述激光二极管的正极端与所述第一电阻的第一端电连接，所述第一电阻的第二端与数字电源正极端电连接。
[0024]根据上述描述可知，微处理器控制激光二极管的亮灭来起到系统状态的指示作用。
[0025]可选地，所述通信电路为隔离485通信电路，所述隔离485通信电路包括485收发芯片，所述485收发芯片上的信号发送端、信号接收端以及使能控制端分别与所述微处理器的IO端口对应连接。
[0026]根据上述描述可知，通过隔离485通信电路实现485通讯连接。
[0027]可选地，所述电源管理电路包括第二接口、稳压芯片、五个滤波电容、第一滤波电感和第二滤波电感；
[0028]所述第二接口的正极端与所述稳压芯片的输入端电连接，所述稳压芯片的输出端与所述第一滤波电感的第一端电连接，所述第一滤波电感的第二端与所述第二滤波电感的第一端电连接；
[0029]所述第二接口的正极端、所述稳压芯片的输入端、所述稳压芯片的输出端、所述第一滤波电感的第二端以及所述第二滤波电感的第二端分别与一个所述滤波电容的第一端电连接，所述第二接口的负极端、所述稳压芯片的接地端以及每一个所述滤波电容的第二端均与数字地电连接；
[0030]所述第一滤波电感的第二端作为模拟电源正极端，所述第二滤波电感的第二端作为数字电源本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数字式标准测力系统，其特征在于，包括力采集器和上位机，所述力采集器和所述上位机为通信连接；所述力采集器包括测力传感器、模数转换电路、电源管理电路、主控电路和通信电路，所述测力传感器与所述模数转换电路电连接，所述模数转换电路与所述主控电路电连接，所述主控电路通过所述通信电路与所述上位机通信连接，所述电源管理电路的输入端用于接入电源且输出端分别与所述测力传感器、模数转换电路、电源管理电路、主控电路、通信电路电连接。2.根据权利要求1所述的一种数字式标准测力系统，其特征在于，所述模数转换电路包括模数转换芯片、第一接口和穿心电容，所述主控电路包括微处理器；所述第一接口包括桥路电源正极端、桥路电源负极端、传感器信号正极端和传感器信号负极端，所述桥路电源正极端、桥路电源负极端、传感器信号正极端和传感器信号负极端分别通过一个穿心电容连接在所述模数转换芯片的参考电压正极端、参考电压负极端、模拟输入信号正极端和模拟输入信号负极端；所述模数转换芯片的串行数据输入端、串行数据输出端和串行时钟输入端分别与所述微处理器的IO端口对应连接。3.根据权利要求2所述的一种数字式标准测力系统，其特征在于，所述模数转换电路还包括隔离电感和RC并联电路，所述模数转换芯片的模拟地端与所述隔离电感的第一端电连接，所述隔离电感的第二端与所述RC并联电路的第一端同时与数字地电连接，所述RC并联电路的第二端与所述模数转换芯片的输出锁存引脚电连接。4.根据权利要求2所述的一种数字式标准测力系统，其特征在于，所述主控电路还包括时钟电路，所述时钟电路包括晶体谐振器和两个微调电容，所述微处理器的两个IO端口分别连接在所述晶体谐振器的两端，所述晶体谐振器的两端还分别与其中一个微调电容的第一端电连接，两个所述微调电容的第二端同时与数字地电连接。5.根据权利要求2所述的一种数...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡开城，钟金德，薛金，郭贵勇，张一，林志伟，陈鑫，陈小龙，邹允昌，
申请(专利权)人：福建省计量科学研究院福建省眼镜质量检验站，
类型：新型
国别省市：