[实用新型]电阻应变式多路高精度测力系统

说明书

技术领域

本实用新型属于传感器测力系统技术领域，涉及一种电阻应变式多路高精度测力系统，产品适用于对位移、力、压力等物理量的应变式多路高精度在线监测、桥梁受力产生的变形监测以及长时间野外压力测量与记录等方面。

背景技术

用电阻应变式传感器测力的方式因具有灵敏度高、体积小且能在恶劣环境下使用的优点，迄今已被广泛地使用在位移、力、压力、精确温度测量等物理量的测量中。对于利用金属应变体制作的传感器，由于常用电阻应变仪在线性测量范围中，相当于材料受力产生线性应变的最大值约为1/1000左右，常用传感器的灵敏度为2左右，也就是说当在供桥电压为5V时，受力引起的电压信号最大只有约5÷1000×2V=10mV，而常见A/D转换器的基准电压为3～5V，这就需要有一个放大倍数为100倍左右的低漂移、高精度放大电路，所以对测力电路的调理电路要求比较高。

又对于桥梁变形、矿山采掘受压变形相似模拟实验等应用场合来说，需要同时检测多达数十到几百路的压力信号，需要一台计算机监测多路压力信号，这就要求能有一个可同时监测多路压力信号的前端数据采集器。考虑现场的应用环境，前端机应包括信号变送调理电路在内就应具备体积小，通信接口连线简单的特点。

此外，对于在野外或矿井中长期监测但没有通信链路的应用场合，需要将大量的分时测量数据进行记录和保存，这也要求采集器具备较大容量的具有掉电保护功能的数据存储器。

目前本领域尚没有完全适用于上述要求的测力系统,以往沿用的传感器测力设备相应还存在有硬件电路的结构复杂、运算速度和响应速度较低程序代码较多，需要占用CPU的软件运行资源以及不能实现多机通信和高速传输信息等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于对现有技术存在的问题加以解决，提供一种硬件电路结构简单、运算速度和响应速度块、不占用CPU的软件运行资源、可实现多机通信和高速传输信息的电阻应变式多路高精度测力系统，产品特别适用于对位移、力、压力等物理量的应变式多路高精度在线监测、桥梁受力产生的变形监测以及长时间野外压力测量与记录等方面的应用。

为实现上述发明目的而采用的技术解决方案是这样的：所提供的电阻应变式多路高精度测力系统具有单片机、智能应力测量与A/D转换电路、多路输入信号切换电路、应力传感器、AT45DB161存储器以及串行CAN转换电路，所说的单片机采用内置有A/D模拟输入和I²C多机通信接口的8051F410单片机，应力传感器的输出端依次经多路输入信号切换电路和智能应力测量与A/D转换电路后通至单片机的应力测量输入端，AT45DB161存储器的输出/输入端与单片机对应的输入/输出端联接,串行CAN转换电路的输出/输入端与单片机的CAN转换输入/输出端联接。

上述电阻应变式多路高精度测力系统中，所说的智能应力测量与A/D转换电路采用FS511模数转换器。

上述电阻应变式多路高精度测力系统中，所说的多路输入信号切换电路采用单8通道数字控制模拟电子开关CD4051。

上述电阻应变式多路高精度测力系统中，所说的串行CAN转换电路为82C250转换电路，用于实现TTL与CAN信号的转换。

在本实用新型所述系统内，8051F410单片机是一个8位CPU，它运行速度高，最高振荡频率可以达到50MHz，执行指令的机器周期与震荡周期相同，与现有的一些文献资料介绍的类似电路采用8051系列单片机制成的产品相比，使用相同的晶振频率，运算速度提高12倍，8051F410单片机内部有SPI和I²C串行数据接口，直接访问其特殊功能寄存器就可以进行快速串行通信，可以自动完成一个字节的数据传送，具有简化编程、减少占用CPU资源的优点。