[實用新型]一種數(shù)據(jù)同步傳輸及反向控制的裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201922259506.5
• 申請日: 2019-12-17
• 公開（公告）號: CN212183510U
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王宏偉;梁浩;肖森澤
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學（北京）
• 主分類號: H03M1/12
• 分類號: H03M1/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本專利涉及一種數(shù)據(jù)同步傳輸及反向控制的裝置，包括兩大部分，分別為同步傳輸系統(tǒng)和反向控制系統(tǒng)。其中，同步傳輸系統(tǒng)包括前置信號處理電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換器；反向控制系統(tǒng)包括計算機、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和后置信號處理電路。本專利的有益效果是可以實現(xiàn)實體到計算機模型的同步數(shù)據(jù)傳輸，以及由改變模型參數(shù)來控制實體的變形狀態(tài)，從而可事實動態(tài)地監(jiān)測物體的變形狀態(tài)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電氣工程和巖土工程領(lǐng)域，具體地說，涉及一種能夠?qū)崿F(xiàn)待測物體與計算機之間同步數(shù)據(jù)傳輸及處理裝置的信號放大電路。

背景技術(shù)

隨著計算機技術(shù)在巖土工程領(lǐng)域的普遍應(yīng)用，能夠有效利用計算機技術(shù)來協(xié)助監(jiān)測巖體在受力過程中的應(yīng)力應(yīng)變情況就顯得尤為重要。利用現(xiàn)有的理論知識和電路元件來完成這一想法就變得簡單了。

電阻式應(yīng)變傳感器的工作原理，由于金屬體都有一定的電阻，電阻值因金屬的種類而異。同樣的材料，越細或越薄，則電阻值越大。當加有外力時，金屬若變細變長，則阻值增加；若變粗變短，則阻值減小。如果發(fā)生應(yīng)變的物體上安裝有金屬電阻，當物體伸縮時，金屬體也按某一比例發(fā)生伸縮，因而電阻值產(chǎn)生相應(yīng)的變化，從而利用已知轉(zhuǎn)換關(guān)系將應(yīng)變信號轉(zhuǎn)換成電信號。但仍存在缺點，所輸出的電信號為非線性的，微弱的電壓信號，需要利用放大電路進行補償放大。電阻應(yīng)變花貼在待測彈性體的待測位置能夠測得該彈性體在受力過程中一點的應(yīng)變狀態(tài)。

當彈性元件受力發(fā)生變形時，其上的應(yīng)變片就隨之發(fā)生變形，并導(dǎo)致電阻改變，測量電路測出應(yīng)變片電阻變化并變換為與外力大小成比例的電信號輸出，傳輸?shù)较乱患壍姆糯箅娐?。其轉(zhuǎn)換關(guān)系為如下關(guān)系是：ΔR為電阻變化率，κ為靈敏系數(shù)，ε為應(yīng)變值。

集成運算放大器，是一種電壓放大倍數(shù)很大的直接耦合的多級放大電路，輸入電阻很大，輸出電阻小，零點漂移小，抗干擾能力強，可靠性高，體積小，耗電少的通用電子器件。本發(fā)明采用反相比例運算電路，將微弱的電壓信號作為輸入信號u₁經(jīng)電阻R₁引入到反相輸入端，同向輸入端經(jīng)電阻R₂接地，反饋電阻R_F引入電壓并聯(lián)負反饋。該電路的閉環(huán)放大倍數(shù)為優(yōu)點是引入的共模信號小。

模數(shù)轉(zhuǎn)換器，指一個將模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號的電子元件。通常的模數(shù)轉(zhuǎn)換器是將一個輸入電壓信號轉(zhuǎn)換為一個輸出的數(shù)字信號。由于數(shù)字信號本身不具有實際意義，僅僅表示一個相對大小。故任何一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器都需要一個參考模擬量作為轉(zhuǎn)換的標準，比較常見的參考標準為最大的可轉(zhuǎn)換信號大小。而輸出的數(shù)字量則表示輸入信號相對于參考信號的大小。

數(shù)模轉(zhuǎn)換器，又稱D/A轉(zhuǎn)換器，簡稱DAC，它是把數(shù)字量轉(zhuǎn)變成模擬的器件。由計算機處理過后的數(shù)字信號必須通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器再轉(zhuǎn)換為模擬信號，才能控制驅(qū)動裝置以實現(xiàn)對被控制對象的控制。

現(xiàn)階段的各項技術(shù)均已逐漸成熟，只是缺少對各個部分的有機整合，因此，基于現(xiàn)有技術(shù)，本專利提出數(shù)據(jù)同步傳輸及反向控制的設(shè)想，并使之成為一種完備的裝置。

發(fā)明內(nèi)容

由于國內(nèi)現(xiàn)有的監(jiān)測技術(shù)還無法做到實現(xiàn)物體和計算機之間同步監(jiān)測和反向控制，只能實現(xiàn)將物體的力學參數(shù)傳輸?shù)接嬎銠C進行處理，而無法實現(xiàn)計算機對物體的反向控制，所以，本發(fā)明要解決的問題就是填補數(shù)據(jù)的同步傳輸及反向控制的技術(shù)空白。

具體涉及技術(shù)及原理包括：1)反相比例運算電路對微弱電信號的放大原理；2)數(shù)模轉(zhuǎn)換器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的基本原理；3)電阻式應(yīng)變傳感器的測量原理。