[實用新型]便攜式低功耗靜態(tài)電阻應變儀

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420093462.8
• 申請日: 2014-03-03
• 公開（公告）號: CN203719620U
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發(fā)明（設計）人: 陳維林;權(quán)亞蕾;陳以云
• 申請（專利權(quán)）人: 陳維林
• 主分類號: G01B7/16
• 分類號: G01B7/16
• 代理公司: 徐州市三聯(lián)專利事務所 32220
• 代理人: 周愛芳

技術領域

????本實用新型涉及一種電阻應變儀，具體是一種便攜式低功耗靜態(tài)電阻應變儀，適用于機械、土建、石化等多個行業(yè)對結(jié)構(gòu)應力的測量需求，同時也適用于高等院校科研、教學的需求。???

背景技術

電阻應變計習慣稱為電阻應變片，簡稱應變計或應變片。電阻應變計的應用范圍十分廣泛，適用的結(jié)構(gòu)包括航空、航天器、原子能反應堆、橋梁、道路、大壩以及各種機械設備、建筑物等；適用的材料包括鋼鐵、鋁、木材、塑料、玻璃、土石、復合材料等各種金屬及非金屬材料。并且，它不僅適用于室內(nèi)實驗、模型實驗，還可以在現(xiàn)場對實際結(jié)構(gòu)或部件進行測量，這些特點是任何一種傳感元件或傳感器所不能比擬的。另外，它在對結(jié)構(gòu)和設備的安全監(jiān)測方面也有廣泛的應用前景。

電阻應變計是一種用途廣泛的高精度力學量傳感元件，其基本任務就是把構(gòu)件表面的變形量轉(zhuǎn)變?yōu)槠渥陨碜柚档淖兓M而被電阻應變儀測量。通常電阻應變儀通過惠斯通電橋?qū)冇嫷淖柚底兓????????????????????????????????????????????????轉(zhuǎn)換為電壓或電流的增量，進而再經(jīng)過信號調(diào)理、模數(shù)轉(zhuǎn)換等完成最終的信號采集并通過軟件實現(xiàn)應變值的顯示。當前市場上恒壓式靜態(tài)電阻應變儀比較常見，這種應變儀都通過惠斯通電橋?qū)兞哭D(zhuǎn)換成電壓信號。從提升應變儀測量精度考慮，應變儀中惠斯通電橋的激勵電壓越高越好，因為根據(jù)公式，較高的激勵可以得到較高的輸出電壓，進而有助于提高應變儀的測量精度。但是，惠斯通電橋激勵電壓較高對應變測試系統(tǒng)的精度十分不利。這是因為，激勵較高使得電阻應變計的功耗大增，又由于應變計絲柵與被測材料之間隔著一層導熱性能不太好的基底和粘接膠，因此使得電阻應變計處于局部高溫之中，溫度誤差增大，進而降低系統(tǒng)測量精度。綜合考慮以上因素，從提升測試系統(tǒng)的精度出發(fā)，靜態(tài)應變儀應當在保證一定儀器精度的同時盡量降低惠斯通電橋激勵電壓。當前市場上的靜態(tài)電阻應變儀均不能很好地滿足以上要求，當惠斯通電橋激勵為2V時儀器誤差普遍高于0.5%。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有應變儀在低橋路激勵電壓的情況下無法保證測量精度的問

題，本實用新型提供一種便攜式低功耗靜態(tài)電阻應變儀，在低橋路激勵電壓的情況下保證測量精度的問題，功耗更低，更易于攜帶和使用。

本實用新型是以如下技術方案實現(xiàn)的：一種便攜式低功耗靜態(tài)電阻應變儀，由外接的電阻應變計和儀器內(nèi)精密電阻組成的惠斯通電橋，惠斯通電橋的輸出連接二級差分放大電路，二級差分放大電路后端連接單端-差分變換電路，單端-差分變換電路輸出連接A/D轉(zhuǎn)換電路，A/D轉(zhuǎn)換電路將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后輸送至單片機，單片機連接有操作按鍵和串口通信電路；還包括一電源，所述的電源輸出+2.048V電壓給惠斯通電橋供電，輸出+2.500V電壓為單端-差分變換電路提供基準電壓，輸出+4.096V電壓為A/D轉(zhuǎn)換電路提供基準電壓。

???其進一步是：所述的二級差分放大電路包括兩個斬波穩(wěn)零放大器ICL7650，兩個斬波穩(wěn)零放大器ICL7650的輸出端連接一儀表放大器AD620。

所述的單片機采用51單片機。

所述的單端-差分變換電路由運算放大器AD8138及其外圍電路構(gòu)成。

????所述的精密電壓源由集成電路芯片ADR4520、ADR4525、ADR4540及其外圍電路組成的三組精密電壓源。

本實用新型的有益效果是：1、通過降低應變儀激勵電壓極大地降低了惠斯通電橋的功率，進而降低了應變儀所在測試系統(tǒng)對電阻應變計的使用要求，從而有助于提高測試系統(tǒng)的精度，這種設計克服了傳統(tǒng)應變儀只注重儀器精度，不重視應變儀所在測試系統(tǒng)整體精度的缺陷。2、本實用新型根據(jù)當今芯片技術的發(fā)展對電阻應變儀的結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化，達到了降低儀器體積和功耗的目的；3、本實用新型強化了應變儀的通訊功能，將應變儀所有的人機交互功能全部轉(zhuǎn)移到上位機，符合智能儀器發(fā)展趨勢，便于客戶定制人機界面。4、小巧輕便，抗干擾能力強，性能穩(wěn)定，靈活易用。

附圖說明

???圖1是本實用新型電路原理圖；

???圖2是本實用新型的電路圖；

???圖3是本實用新型的電源電路圖；

???圖4是本實用新型的放大電路、單端-差分變換電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路圖。

具體實施方式