一種增強應變式力傳感器數據采集系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種增強應變式力傳感器數據采集系統(tǒng)，目的是解決現有技術中由于應變式力傳感器激勵電壓和A/D芯片參考電壓受到干擾而引起的數據采集系統(tǒng)測量誤差的問題。本實用新型包括電源模塊、應變式力傳感器、濾波器、A/D轉換器和數據處理器；電源模塊供給電壓；應變式力傳感器輸出端分別與濾波器的輸入端連接；濾波器的輸出端與A/D轉換器的輸入端連接；A/D轉換器與數據處理器連接；數據處理器得到傳感器的靈敏系數；其中，供給到應變式力傳感器和A/D轉換器的參考電壓相同。本實用新型優(yōu)點在于傳感器的靈敏度系數和標準傳感器的激勵電壓沒有關系，即傳感器的靈敏度系數不受傳感器激勵電壓波動的影響。
【專利說明】一種增強應變式力傳感器數據采集系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于測控【技術領域】，具體涉及一種增強應變式力傳感器數據采集系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]電阻應變式傳感器是以電阻應變片為電阻轉換元件的傳感器，廣泛應用于位移、壓力、力矩、應變、溫度、濕度、光強等物理參數的測量。力值的最高傳遞標準就是電阻應變式傳感器。
[0003]電阻應變式傳感器的工作原理是以金屬材料為轉換元件的應變片，其轉換原理是基于金屬電阻絲的電阻-應變效應。所謂應變效應是指金屬導體(電阻絲)的電阻值隨變形(伸長或縮短)而發(fā)生改變的一種物理現象。設有一根圓截面的金屬絲，其原始電阻值為:R=PL/A[0004]式中:
[0005]R-金屬絲的原始電阻(Ω )
[0006]P -金屬絲的電阻率(Ω.m)
[0007]L-金屬絲的長度(m)
[0008]A-金屬絲的橫截面積(m2) (A = π D2/4)
[0009]D-金屬絲的直徑
[0010]當金屬絲受軸向力F作用被拉伸時，由于應變效應，其電阻值也將產生變化。其變
化值為ΔR/R=K0·ε
[0011]Ktl為單根金屬絲的靈敏系數。其物理意義為:當金屬絲發(fā)生單位長度變化(應變)時，其電阻變化率與其應變的比值，即單位應變的電阻變化率。單根金屬絲的靈敏系數Ktl與相同材料做成的應變片的靈敏系數K是不同的。對應變片來說，當它隨試件變形時，其電阻變化率Δ R/R = K ε。
[0012]式中，K為應變片的靈敏系數。應變片靈敏系數K定義為:當將應變片安裝在處于單向應力狀態(tài)的試件表面，使氣軸線與應力方向平行時，應變片電阻值的相對變化與沿軸向的應變之比值。它應由實驗求得。
[0013]為準確求得靈敏系數K。需要進行相關試驗，并通過數據采集系統(tǒng)進行測量得到，通常靈敏系數K由如下公式求得。
[0014]K=U/U0Kε[0015]式中:
[0016]U-應變式力傳感器輸出電壓；[0017]U0-應變式力傳感器激勵電壓；
[0018]k_為布橋方式的系數，根據全橋、半橋等方式而確定，為公知常識；
[0019]K-為靈敏度系數；
[0020]ε-為應變。
[0021]為準確測量傳感器輸出電壓U，通常通過濾波放大后利用模數轉換芯片將模擬信號轉化為數字信號。若使用的A/D芯片為24位模數轉換芯片，其參考電壓為U1，則電壓大

小為U經過A/D轉換后的數字量為
【權利要求】
1.一種增強應變式力傳感器數據采集系統(tǒng)，包括電源模塊、應變式力傳感器、濾波器、A/D轉換器和數據處理器；電源模塊為傳感器供給激勵電壓，為A/D轉換器供給參考電壓；應變式力傳感器輸出端分別與濾波器的輸入端連接，將在激勵電壓下產生的應變信號發(fā)送給濾波器；濾波器的輸出端與A/D轉換器的輸入端連接，對接收到的信號進行濾波處理，然后將其發(fā)送給A/D轉換器;A/D轉換器與數據處理器連接，A/D轉換器將接收到的信號轉換為數字信號，并將其發(fā)送給數據處理器；數據處理器將接收到的信號進行處理，得到傳感器的靈敏系數；其特征在于，供給到應變式力傳感器和A/D轉換器的參考電壓相同。
2.根據權利要求1所述的一種增強應變式力傳感器數據采集系統(tǒng)，其特征在于:供給到應變式力傳感器和A/D轉換器的電壓來自電源模塊的同一個輸出。
【文檔編號】G01L1/22GK203572616SQ201320629689
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年10月12日 優(yōu)先權日:2013年10月12日
【發(fā)明者】梅紅偉, 王小三, 宮貴明 申請人:北京航天計量測試技術研究所, 中國運載火箭技術研究院