[實用新型]一種電阻應變式傳感器的高精度電橋電路

有效

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• 申請日: 2017-02-28
• 公開（公告）號: CN206488794U
• 公開（公告）日: 2017-09-12
• 發(fā)明（設計）人: 潘豐;黃繼煒
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: G01D5/16
• 分類號: G01D5/16;G01D3/036;G01L1/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及過程檢測領域，特別是涉及一種電阻應變式傳感器的高精度電橋電路。

背景技術

電阻應變式傳感器在壓力、位移、應變量和加速度等非電量測量中占有重要地位，具有結構簡單、性能穩(wěn)定、靈敏度高等優(yōu)點，有的還適合于動態(tài)測量。然而，電阻應變式存在一個缺點，那就是其電阻值及靈敏度隨溫度的變化而變化。電阻應變式傳感器因環(huán)境溫度變化產(chǎn)生的電阻變化和因應變產(chǎn)生的電阻變化幾乎有相同的數(shù)量級。壓阻式傳感器采用的是半導體材料，半導體材料對溫度很敏感。所以使用電阻應變式和壓阻式傳感器在進行測量時必須考慮溫度補償，否則會有很大的誤差。

另外，在使用電阻應變式和壓阻式傳感器進行測量時，為了使系統(tǒng)的輸出線性化、提高系統(tǒng)的靈敏度和溫度補償，通常采用全橋電路。全橋電路要求四個傳感器的電阻變化系數(shù)和溫度系數(shù)盡量做到完全一致；要求其中兩個傳感器受壓，另外兩個傳感器受拉，拉壓程度和拉壓方向盡量一致。這對傳感器的制造工藝和安裝條件有很高的要求

因此，為了減少傳感器制造工藝存在的差異對系統(tǒng)測量結果的影響和減輕對傳感器在測量系統(tǒng)上安裝條件的要求，同時也能消除環(huán)境溫度變化的影響，本實用新型，提出一種基于比率法的電阻應變式傳感器的高精度電橋電路，該電路只采用了兩個電阻應變式傳感器，且只有一個電阻應變式傳感器受到力的作用，減少了傳感器的成本，減輕了對傳感器安裝條件的依賴和傳感器制造工藝的要求；且能夠達到全橋電路線性化的效果。

實用新型內(nèi)容

本實用新型所采用的技術方案是：

一種電阻應變式傳感器的高精度電橋電路由單臂電橋、四個儀用放大器G1、G2、G3和G4、直流電源U_S和V_CC及限流電阻R₀、模數(shù)轉化器ADC、二個模擬多路選擇器C1和C2、處理器MCU組成；

單臂電橋的四個橋臂由二個阻值分別為R₂、R₄的高精度電阻和二個阻值為R₁、R₃的相同的電阻應變式傳感器組成；R₁為測量壓力的電阻應變式傳感器，R₃為系統(tǒng)溫度補償?shù)碾娮钁兪絺鞲衅鳎?!-- SIPO -->

電橋供電直流電源U_S經(jīng)過限流電阻R₀分壓以后為電橋的供電電壓U；電橋的供電電壓U正端串接電阻高精度R₂和電阻應變式傳感器R₁后接到直流電源U_S負端，儀用放大器G1和儀用放大器G3的同相端接在這二個電阻的中間；供電電壓U正端串接高精度電阻R₄和電阻應變式傳感器R₃后接到直流電源U_S負端，儀用放大器G1和儀用放大器G2的反相端接在這二個電阻的中間；儀用放大器G2的同相端、儀用放大器G3的反相端和儀用放大器G4的反相端接電橋的供電電壓U正端，儀用放大器G4的同相端接到直流電源U_S負端；

儀用放大器G1的輸出端接到模擬多路選擇器C1的CH1道道，儀用放大器G2的輸出端接到模擬多路選擇器C1的CH2道道；儀用放大器G3的輸出端接到模擬多路選擇器C2的CH1道道，儀用放大器G4的輸出端接到模擬多路選擇器C2的CH2道道；

模擬多路選擇器C1的輸出端OUT接到模數(shù)轉化器ADC的AIN+輸入端，模擬多路選擇器C2的輸出端OUT接到模數(shù)轉化器ADC的REF IN+參考輸入端，模數(shù)轉化器ADC的AIN-端、REF IN-端和GND端接到直流電源U_S負端，模數(shù)轉化器ADC的電源端VCC接直流電源V_CC；

處理器MCU的電源端VCC接直流電源V_CC，片選信號CTL接到模擬多路選擇器C1和C2的CTL端，處理器MCU的GND端接到直流電源U_S負端。