一種多功能應(yīng)變信號調(diào)理箱的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及信號測試技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種多功能應(yīng)變信號調(diào)理箱，用于固體火箭發(fā)動機試驗通信測控。
【背景技術(shù)】
[0002]在固體火箭發(fā)動機地面試驗中，經(jīng)常需要對發(fā)動機殼體不同位置的應(yīng)力或應(yīng)變參數(shù)進行測量和分析，從而判斷發(fā)動機的某些性能是否符合設(shè)計要求。測量應(yīng)變量前，首先要對應(yīng)變信號進行調(diào)理，消除連接應(yīng)變傳感器的線纜帶來的阻值干擾，保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性?，F(xiàn)有設(shè)備采用人工手動調(diào)節(jié)模擬電位器旋鈕的方式完成信號調(diào)理，這種方法對操作人員的經(jīng)驗有一定要求，容易受到溫度等環(huán)境因素影響而產(chǎn)生誤差；此外，能夠同時調(diào)理的信號路數(shù)比較有限(僅數(shù)十路)。當(dāng)某次試驗需要測量的應(yīng)變路數(shù)較多時，需要同時攜帶多個信號調(diào)理儀器，設(shè)備體積較大、試驗前期準(zhǔn)備時間較長從而導(dǎo)致工作效率降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]要解決的技術(shù)問題
[0004]本實用新型旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問題之一或至少提供一種有用的商業(yè)選擇。為此，本實用新型的一個目的在于提供一種多功能應(yīng)變信號調(diào)理箱，在提高精度的同時，不僅可以自動將上百路應(yīng)變量的輸出信號調(diào)理在一個合理的范圍內(nèi)，還能在應(yīng)變傳感器貼好后先對其進行一次校準(zhǔn)，判斷某通道所接應(yīng)變傳感器是否存在問題，將校準(zhǔn)結(jié)果顯示在箱體前面板的液晶顯示屏上，為參試人員進行故障檢測提供依據(jù)。
[0005]技術(shù)方案
[0006]在本實用新型的一個方面，本實用新型提出一種多功能應(yīng)變信號調(diào)理箱，其特征在于:包括應(yīng)變信號調(diào)理箱體、前置顯示及操作面板、后置接插面板、內(nèi)置電路板；前置顯示及操作面板以及后置接插面板安裝在應(yīng)變信號調(diào)理箱體上，內(nèi)置電路板固定在應(yīng)變信號調(diào)理箱體內(nèi)；液晶顯示屏和操作按鍵安裝在前置顯示及操作面板上，線纜接口插座和電源插座固定在后置接插面板；
[0007]內(nèi)置電路板包括主控制器模塊、信號采集模塊、顯示模塊、鍵盤操作模塊和數(shù)字電位計；信號采集模塊包括多路模擬開關(guān)和全差分輸入AD芯片；待調(diào)理應(yīng)變信號橋路電壓通過多路模擬開關(guān)輸入全差分輸入AD芯片，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號輸入主控制器模塊；主控制器模塊根據(jù)輸入的數(shù)字信號控制數(shù)字電位計的阻值調(diào)節(jié)，并將結(jié)果輸出給顯示模塊，在液晶顯示屏上顯示；鍵盤操作模塊將操作按鍵的輸入信號輸出給主控制器模塊。
[0008]進一步的優(yōu)選方案，所述一種多功能應(yīng)變信號調(diào)理箱，其特征在于:全差分輸入AD芯片通過SPI總線與主控制器模塊進行數(shù)據(jù)傳輸。
[0009]進一步的優(yōu)選方案，所述一種多功能應(yīng)變信號調(diào)理箱，其特征在于:內(nèi)置電路板通過UART串口與液晶顯示屏進行通信和數(shù)據(jù)傳輸。
[0010]進一步的優(yōu)選方案，所述一種多功能應(yīng)變信號調(diào)理箱，其特征在于:操作按鍵包括電源接通、工作模式選擇以及手動模式下的通道選擇和阻值選擇按鍵。
[0011 ] 根據(jù)本實用新型的實施例，該
[0012]有益效果
[0013]本實用新型由于采用以上技術(shù)方案，產(chǎn)生的效果是明顯的:
[0014]1.應(yīng)用范圍較廣，不僅可以完成應(yīng)變信號的調(diào)理，還能實現(xiàn)應(yīng)變傳感器校準(zhǔn)和采集系統(tǒng)校準(zhǔn)等功能；
[0015]2.采用數(shù)字電位計進行阻值的自動調(diào)節(jié)，由于數(shù)字電位計可以通過總線進行控制，能極大擴展可同時調(diào)理的應(yīng)變信號路數(shù)(可至數(shù)百路)，提高工作效率；
[0016]3.能在信號采集前對應(yīng)變傳感器進行校準(zhǔn)，液晶顯示屏實時顯示各通道結(jié)果，便于進行故障分析和排除；
[0017]4.工作方式靈活，可根據(jù)實際需要進行自動和手動兩種模式選擇，操作簡單。
[0018]本實用新型的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。
【附圖說明】
[0019]本實用新型的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0020]圖1:本實用新型應(yīng)變信號調(diào)理箱內(nèi)置電路板的硬件結(jié)構(gòu)框圖；
[0021]圖2:本實用新型應(yīng)變信號調(diào)理箱軟件流程圖。
【具體實施方式】
[0022]下面詳細(xì)描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。
[0023]由于目前固體火箭發(fā)動機試驗時采用的應(yīng)變信號調(diào)理設(shè)備需要人工手動調(diào)節(jié)模擬電位器旋鈕來完成信號調(diào)理，存在對操作人員的經(jīng)驗有一定要求、容易受到溫度等環(huán)境因素影響而產(chǎn)生誤差、同時調(diào)理的信號路數(shù)比較有限等問題，為此，本實用新型提出了一種多功能應(yīng)變信號調(diào)理箱，在提高精度的同時，不僅可以自動將上百路應(yīng)變量的輸出信號調(diào)理在一個合理的范圍內(nèi)，還能在應(yīng)變傳感器貼好后首先對其進行一次校準(zhǔn)，判斷某通道所接應(yīng)變傳感器是否存在問題，將校準(zhǔn)結(jié)果顯示在箱體前面板的液晶顯示屏上，為參試人員進行故障檢測提供依據(jù)。
[0024]該多功能應(yīng)變信號調(diào)理箱包括應(yīng)變信號調(diào)理箱體、前置顯示及操作面板、后置接插面板、內(nèi)置電路板；前置顯示及操作面板以及后置接插面板安裝在應(yīng)變信號調(diào)理箱體上，內(nèi)置電路板固定在應(yīng)變信號調(diào)理箱體內(nèi)；液晶顯示屏和操作按鍵安裝在前置顯示及操作面板上，線纜接口插座和電源插座固定在后置接插面板；
[0025]內(nèi)置電路板包括主控制器模塊、信號采集模塊、顯示模塊、鍵盤操作模塊和數(shù)字電位計。
[0026]主控制器模塊采用32位PIC系列芯片，是整個電路的核心部分，其它模塊和外圍電路在主控制器的協(xié)調(diào)控制下共同完成應(yīng)變信號調(diào)理工作。主控制器主要負(fù)責(zé)完成的功能如下:根據(jù)信號采集結(jié)果控制數(shù)字電位器的阻值調(diào)節(jié)；與液晶顯示屏進行基于RS232的通信并將結(jié)果實時顯示在液晶顯示屏上；響應(yīng)按鍵以完成相應(yīng)操作。
[0027]信號采集模塊主要進行待調(diào)理應(yīng)變信號橋路電壓的采集和轉(zhuǎn)換工作。由于橋路輸出的電壓信號是差分信號，因此選擇AD公司的一款全差分輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片進行信號采集。信號采集模塊包括多路模擬開關(guān)和全差分輸入AD芯片，首先，將多路模擬開關(guān)輸出的電壓信號送入采集芯片進行信號采集和AD轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字信號通過SPI 口傳輸給主控制器模塊進行分析和處理。
[0028]顯示模塊對應(yīng)輸出信號給液晶顯示屏，液晶顯示屏為64k色的TFT真彩顯示器，該液晶顯示器通過UART串口進行通信和數(shù)據(jù)傳輸。顯示模塊對應(yīng)顯示包括初始界面、手動調(diào)理顯示界面和自動調(diào)理顯示界面。當(dāng)應(yīng)變傳感器連接好后，首先對所有通道校準(zhǔn)一次，根據(jù)橋路輸出電壓的大小判斷該路應(yīng)變傳感器是否存在問題，并將結(jié)果顯示在液晶屏上，便于進行應(yīng)變傳感器的故障檢測和分析。
[0029]鍵盤操作模塊將操作按鍵的輸入信號輸出給主控制器模塊，操作按鍵包括電源接通、工作模式選擇以及手動模式下的通道選擇和阻值選擇按鍵。按下“開始”鍵時，電源指示燈亮，表示電源接通。根據(jù)需要選擇自動工作模式或者手動工作模式:選擇自動工作模式時，按下“置零”鍵，完成所有通道的應(yīng)變信號調(diào)理，并在液晶顯示屏上進行結(jié)果顯示；選擇手動工作模式時，需要用戶自己調(diào)節(jié)“通道”和“阻值”兩個按鍵，進行通道的選擇和數(shù)字電位計阻值的調(diào)節(jié)。鍵盤操作模塊通過鍵盤程序來消除按鍵抖動造成的誤差影響。
[0030]此外，本實用新型還包括電源電路以給箱體電路板各模塊進行供電。
[0031]除了上述應(yīng)變片校準(zhǔn)功能和信號調(diào)理功能外，本實用新型設(shè)計的多功能應(yīng)變信號調(diào)理箱還可以對試驗后臺的采集系統(tǒng)進行校準(zhǔn)，即在嵌入式軟件設(shè)計中通過改變數(shù)字電位計的阻值，計算得到不同的橋路輸出電壓值，同時將橋路輸出電壓送入采集系統(tǒng)進行信號采集，對比實際采集到的電壓值和計算得到的電壓值大小，消除誤差，完成采集系統(tǒng)校準(zhǔn)。
[0032]盡管上面已經(jīng)示出和描述了本實用新型的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本實用新型的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本實用新型的原理和宗旨的情況下在本實用新型的范圍內(nèi)可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
【主權(quán)項】
1.一種多功能應(yīng)變信號調(diào)理箱，其特征在于:包括應(yīng)變信號調(diào)理箱體、前置顯示及操作面板、后置接插面板、內(nèi)置電路板；前置顯示及操作面板以及后置接插面板安裝在應(yīng)變信號調(diào)理箱體上，內(nèi)置電路板固定在應(yīng)變信號調(diào)理箱體內(nèi)；液晶顯示屏和操作按鍵安裝在前置顯示及操作面板上，線纜接口插座和電源插座固定在后置接插面板； 內(nèi)置電路板包括主控制器模塊、信號采集模塊、顯示模塊、鍵盤操作模塊和數(shù)字電位計；信號采集模塊包括多路模擬開關(guān)和全差分輸入AD芯片；待調(diào)理應(yīng)變信號橋路電壓通過多路模擬開關(guān)輸入全差分輸入AD芯片，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號輸入主控制器模塊；主控制器模塊根據(jù)輸入的數(shù)字信號控制數(shù)字電位計的阻值調(diào)節(jié)，并將結(jié)果輸出給顯示模塊，在液晶顯示屏上顯示；鍵盤操作模塊將操作按鍵的輸入信號輸出給主控制器模塊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種多功能應(yīng)變信號調(diào)理箱，其特征在于:全差分輸入AD芯片通過SPI總線與主控制器模塊進行數(shù)據(jù)傳輸。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種多功能應(yīng)變信號調(diào)理箱，其特征在于:內(nèi)置電路板通過UART串口與液晶顯示屏進行通信和數(shù)據(jù)傳輸。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種多功能應(yīng)變信號調(diào)理箱，其特征在于:操作按鍵包括電源接通、工作模式選擇以及手動模式下的通道選擇和阻值選擇按鍵。
【專利摘要】本實用新型提出一種多功能應(yīng)變信號調(diào)理箱，包括應(yīng)變信號調(diào)理箱體、前置顯示及操作面板、后置接插面板、內(nèi)置電路板；內(nèi)置電路板包括主控制器模塊、信號采集模塊、顯示模塊、鍵盤操作模塊和數(shù)字電位計。本實用新型在提高精度的同時，不僅可以自動將上百路應(yīng)變量的輸出信號調(diào)理在一個合理的范圍內(nèi)，還能在應(yīng)變傳感器貼好后先對其進行一次校準(zhǔn)，判斷某通道所接應(yīng)變傳感器是否存在問題，將校準(zhǔn)結(jié)果顯示在箱體前面板的液晶顯示屏上，為參試人員進行故障檢測提供依據(jù)。
【IPC分類】G01B7/16, G01M15/02
【公開號】CN204988168
【申請?zhí)枴緾N201520574571
【發(fā)明人】張敏, 王智勇, 王征, 郭李艷, 蘇靜, 謝辰子, 牛婷婷
【申請人】西安航天動力測控技術(shù)研究所
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年8月3日