[发明专利]一种基于单片机的电阻测量及损伤成像装置及方法

权利要求书

1.一种基于单片机的电阻测量及损伤成像装置，包括单片机(1)，其特征在于：单片机(1)的通信接口与上位机(2)相连接，单片机(1)输出的IO端口与隔离电路(3)的输入端连接，隔离电路(3)的输出端利用导线与端子与待测结构(4)的输入连接，待测结构(4)的输出和节点电压检测电路(5)的输入连接，节点电压检测电路(5)的第一输出接地，节点电压检测电路(5)的第二输出和单片机(1)的ADC转换接口连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于单片机的电阻测量及损伤成像装置，其特征在于：所述的单片机(1)为具备多路数字和模拟输入输出功能的单片机，包括STM32系列的单片机。

3.根据权利要求1所述的一种基于单片机的电阻测量及损伤成像装置，其特征在于：所述的隔离电路(3)由与单片机(1)输出的IO端口对应数量止逆二极管阵列组成。

4.根据权利要求1所述的一种基于单片机的电阻测量及损伤成像装置，其特征在于：所述的待测结构(4)为碳纤维增强复合材料结构件。

5.根据权利要求1所述的一种基于单片机的电阻测量及损伤成像装置，其特征在于：所述的节点电压检测电路(5)由串联精密电阻R₀与电压测量节点组成。

6.利用一种基于单片机的电阻测量及损伤成像装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)通过单片机(1)内部检测程序控制其输出的IO端口切换以及输出高电平信号，高电平信号经过隔离电路(3)后输入到待测结构(4)中；

2)高电平信号通过损伤区域会反映损伤区域电阻的变化，然后由待测结构(4)的输出输入到节点电压检测电路(5)，最后输入到单片机(1)的ADC转换接口，实现数据的储存和发送；

3)单片机(1)通过串口通信将接收到的电平信号发送到上位机(2)，并通过数据处理实现损伤成像。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的步骤1)具体为：通过配置单片机(1)的IO端口，将IO端口通过程序配置为输出模式，并将初始状态设置为低电平；在检测开始时，通过依次将IO端口的输出设置为高电平达到向外输出高电平，并在下一个IO端口输出高电平之前将上一个IO端口的状态重新设置为低电平，高电平信号从单片机(1)发出并直接进入隔离电路(3)，高电平信号直接进入待测结构(4)，待测结构(4)相当于一个被测电阻，而单片机(1)输出的高电平信号相当于电源，达到电阻的测量效果。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的步骤2)具体为：高电平信号由隔离电路(3)输入到待测结构(4)中，再经过测点，最后经过已知精密电阻R₀后接地，由此组成电阻测量电路；首先由输出口发出电压为U，在经过二极管后被分得导通电压为U₁，最后经过电压测量节点测得的电压为U₀，由此求得在待测结构(4)的待测电阻分得电压为(U-U₁-U₀)；根据已知精密电阻电阻R₀得到：

变换后得到待测结构4的电阻的计算式为：

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的步骤3)具体为：由单片机(1)检测程序计算得到的电阻值数据将通过串口发送到上位机(2)中，通过数据的加密以及解码处理来保证数据的传输准确性；将数据帧头与帧尾添加在数据值的两端，再通过解码的形式去除数据帧头和帧尾提取中间的有效数据，最后通过数据重新排序形成输出矩阵，通过输出得到损伤成像结果；当损伤发生时，待测结构(4)相应位置的电阻值会发生明显变化，通过识别后将损伤位置确定，从而形成损伤定位图。