[发明专利]基于柔性电路板的动态应变在线采集存储系统

说明书

(一)技术领域

本发明涉及材料科学，具体说就是一种基于柔性电路板的动态应变在线采集存储系统。

(二)背景技术

目前市场上的应变测量仪，体积较大、交流电源供电，一般需要放置在较为固定的实验台上，与被测制件连接后，进行测量。对它的使用条件有一些限制：(1)测量环境受限制：需要将测量仪与被测件在特定的环境下连接起来；(2)测量过程受限制：目前的测量仪在工作过程中一般由人来手工操作；(3)工作时间受限制：被测件一般处在非工作状态或是某种假定工作状态；由于这些限制，应变测量仪将不方便或不能使用在如导弹、飞机、火箭、旋转叶片等恶劣和复杂的工作条件下实时测量被测物的应变，对应变仪的适用场合扩展造成障碍，而且由于国内这方面仪器的欠缺，也造成了这样一些需要实时检测应变的设备工作出现了很难探查的故障。国内对应变的无源无线采集系统有很大的需求。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种用于特殊复杂服役条件下工作物体的实时应变采集和测量的基于柔性电路板的动态应变在线采集存储系统。

本发明的目的是这样实现的：它是由硬件电路单元、单片机程序单元和数据显示分析单元组成的，单片机程序单元分别连接硬件电路单元和数据显示分析单元。

本发明还有以下技术特征：

(1)所述的硬件电路单元包括电桥电路、仪表放大器电路、滤波电路、加法器电路、单片机AD转换和SD卡电路，电桥电路连接仪表放大器电路，仪表放大器电路连接滤波电路，滤波电路连接加法器电路，加法器电路连接单片机AD转换，单片机AD转换连接SD卡电路。

(2)所述的单片机程序单元包括数据采样和数据存储，数据采样连接数据存储。

(3)所述的数据显示分析单元包括数据初步变换、应变显示、数据分析和数据导出，数据初步变换连接应变显示、数据分析和数据导出。

本发明基于柔性电路板的动态应变在线采集存储系统，无需外接电源和处理设备，可以粘贴在处于工作状态中的设备上，采集的应变数据存储在SD卡中，可以离线采用计算机对应变测量数据进行处理，足以克服普通应变测量仪的缺陷。

(四)附图说明

图1为本发明的结构方框图；

图2为本发明的硬件电路单元的电桥电路原理图；

图3为本发明的硬件电路单元的仪表放大电路原理图；

图4为本发明的硬件电路单元的滤波电路原理图；

图5为本发明的硬件电路单元的加法器电路原理图；

图6为本发明的数据显示分析系统波形显示图。

(五)具体实施方式

下面结合附图举例对本发明作进一步说明。

实施例1：结合图1本发明一种基于柔性电路板的动态应变在线采集存储系统，它是由硬件电路单元(1)、单片机程序单元(2)和数据显示分析单元(3)组成的，单片机程序单元(2)分别连接硬件电路单元(1)和数据显示分析单元(3)。

本发明还有以下技术特征：

所述的硬件电路单元(1)包括电桥电路(4)、仪表放大器电路(5)、滤波电路(6)、加法器电路(7)单片机AD转换(8)和SD卡电路(9)，电桥电路(4)连接仪表放大器电路(5)，仪表放大器电路(5)连接滤波电路(6)，滤波电路(6)连接加法器电路(7)，加法器电路(7)连接单片机AD转换(8)，单片机AD转换(8)连接SD卡电路(9)。

所述的单片机程序单元(2)包括数据采样(10)和数据存储(11)，数据采样(10)连接数据存储(11)。

所述的数据显示分析单元(3)包括数据初步变换(12)、应变显示(13)、数据分析(14)和数据导出(15)，数据初步变换(12)连接应变显示(13)、数据分析(14)和数据导出(15)。

实施例2：结合图1-图5，本发明无需外接电源线，采用了柔性电路板固定器件，所以采集系统可以依附于被测物而固定，实现了采集系统与服役条件下被测物一体化的测量。采集系统主要有硬件电路部分、单片机程序部分、上位机数据处理软件部分等三个部分。本系统采用电阻应变片采集应变信号，信号经过放大，滤波，加法后送至单片机进行A/D转换，并将转换所得数据存储至SD卡中，再通过对SD卡的数据分析和显示得出所需的实验数据。

硬件电路部分

1/4桥电路部分：

采用1/4桥电路，系统要达到多路采集，而为了是信号处理部分不至于过大，我们采用多路数字控制模拟开关来达到多路采集的效果。所以电桥电路如图2。

由图2以及所应变片参数可以计算出，电桥输出最大后电压(近似值)为式1：