[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

说明书

一种基于单片机的电阻测量及损伤成像装置及方法，装置包括单片机，单片机与上位机连接，单片机通过隔离电路与待测结构输入连接，待测结构输出和节点电压检测电路输入连接，节点电压检测电路第一输出接地，节点电压检测电路第二输出和单片机的ADC转换接口连接；待测结构为碳纤维增强复合材料结构件；方法是通过单片机控制输出高电平信号，高电平信号经过隔离电路后输入到待测结构中；高电平信号通过损伤区域会反映损伤区域电阻的变化，由待测结构输出到节点电压检测电路，最后到单片机ADC转换接口，实现数据的储存和发送；单片机将接收到的电平信号发送到上位机，并通过数据处理实现损伤成像；本发明具有成本低、结构简单，检测效率高等优点。

技术领域

本发明涉及无损检测与结构健康监测技术领域，具体涉及一种基于单片机的电阻测量及损伤成像装置及方法。

背景技术

结构健康状态监测技术是一种综合性技术，涉及到信息技术、结构动力学、优化设计等多个学科，受到众多学者的广泛关注，先后出现了一大批相关的检测技术方法，如声发射检测技术、超声检测技术、射线检测技术、红外热成像技术以及涡流检测技术等。这些检测方法都是在不损坏材料、制件性能和结构的前提下，以物理或者化学的方法为手段，借助现代化的技术和设备器材，检测材料结构中各种宏观的内部或表面缺陷。目前国际上对于重要结构，如复合材料结构等，应用最多的无损检测方法是超声检测，该技术具有检测速度快，检测结果精确等优点。

但是目前大多数在结构健康监测中应用的无损检测方法都存在传感器或者外来检测设备的引入的问题。当在结构中引入传感器等设备时，也就意味着增加了原结构的组成元素，可能存在对原有结构的强度削弱、增加原结构的负载等问题；同时引入的传感器以及配套设备可能会极大地增加整个系统的附加成本。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于单片机的电阻测量及损伤成像装置及方法，使用单片机作为检测的输出以及数据接收装置，整体检测装置具有成本低、结构简单，检测效率高等优点。

为了达成上述目的，本发明采用的技术方案为：

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，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。

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。

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。

所述的待测结构4为碳纤维增强复合材料结构件。

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。

利用一种基于单片机的电阻测量及损伤成像装置的方法，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。