[發明專利]適用于仿生機器魚的應變測速系統及其方法

無效

• 申請號: 201210517987.5
• 申請日: 2012-12-05
• 公開（公告）號: CN102981018A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 錢殿偉;張博雅
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: G01P3/50
• 分類號: G01P3/50
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 陳波

1.一種適用于仿生機器魚的應變測速系統，其特征在于，所述系統包括信號測量模塊、信號放大模塊、信號處理模塊、電源模塊、信號通訊模塊和信號顯示模塊；所述信號通訊模塊包括第一無線通訊模塊和第二無線通訊模塊；

其中，所述信號測量模塊、信號放大模塊、信號處理模塊和第一無線通訊模塊順次連接；

所述電源模塊分別與所述信號測量模塊、信號放大模塊、信號處理模塊和第一無線通訊模塊連接，用于提供電能；

所述第一無線通訊模塊和第二無線通訊模塊通過無線信號連接；

所述第二無線通訊模塊與所述信號顯示模塊連接。

2.根據權利要求1所述的一種適用于仿生機器魚的應變測速系統，其特征在于，所述的信號測量模塊包括彈性元件、預調平衡電路和惠斯登電橋；所述惠斯登電橋包括兩個電阻應變片和兩個無感標準電阻；所述彈性元件由彈性樹脂構成，呈薄片狀，用于放大迎流阻力；所述兩個應變電阻分別對稱粘貼在彈性元件的兩側，用于測量彈性元件的應變；所述預調平衡電路包括第一預調平衡電阻和第二預調平衡電阻，用于保證惠斯登電橋平衡時的輸出電壓為零。

3.根據權利要求1所述的一種適用于仿生機器魚的應變測速系統，其特征在于，所述的信號放大模塊包括若干個可變增益放大器，用于將信號測量模塊輸出的電壓信號進行放大和濾波。

4.根據權利要求1所述的一種適用于仿生機器魚的應變測速系統，其特征在于，所述信號處理模塊包括單片機和若干個A/D轉換器；所述若干個A/D轉換器分別與所述單片機和若干個可變增益放大器連接；所述單片機與所述第一無線通訊模塊連接；所述A/D轉換器用于將經信號放大模塊處理后的電壓信號進行數字化處理；所述單片機用于選取需要讀取的電壓值，并通過第一無線通訊模塊發送給第二無線通訊模塊。

5.根據權利要求1所述的一種適用于仿生機器魚的應變測速系統，其特征在于，所述的信號顯示模塊包括串口線、串口調試助手和計算機；所述串口線用于將接收到的電壓信號通過傳輸至計算機中；所述串口助手用于存儲和顯示。

6.根據權利要求1所述的一種適用于仿生機器魚的應變測速系統，其特征在于，所述信號放大模塊、信號處理模塊、電源模塊和第一無線通訊模塊安裝于仿生機器魚內部；所述信號測量模塊垂直迎流方向安裝于仿生機器魚頭部上方；所述第二無線通訊模塊和信號顯示模塊安裝在地面控制臺上。

7.一種應變式仿生機器魚游速測量方法，其特征在于，所述方法包括步驟：

步驟1：根據仿生機器魚游動過程中會受到水的阻力，使固定于魚體頭部上方的彈性元件發生形變，進而得到仿生機器魚游速與電阻應變片中心應變之間的關系；

步驟2：通過惠斯登電橋的輸出電壓值與電阻應變片之間的關系，再根據電阻應變片的應變與電阻應變率之間的關系，得到電阻應變片應變中心所產生的應變與惠斯登電橋的輸出電壓值之間的關系，最終得到仿生機器魚游速與惠斯登電橋的輸出電壓值之間的關系；

步驟3：將惠斯登電橋輸出的電壓信號通過信號放大模塊進行放大和濾波；并得到經放大后的電壓信號和仿生機器魚游速之間的關系；

步驟4：將經放大后的輸出電壓值經過A/D轉換輸入至單片機中，單片機根據A/D轉換結果選取需要讀取的電壓值，并將最終結果通過第一無線通訊模塊發送給第二無線通訊模塊；

步驟5：第二無線通訊模塊將接收到的信號傳輸至計算機中，并在串口助手中進行存儲和顯示。