多通道應(yīng)變儀自動標(biāo)定系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、應(yīng)變儀是測量應(yīng)力應(yīng)變的重要手段，在機(jī)械設(shè)計、建筑業(yè)、航空航天工業(yè)中起著重要作用。應(yīng)變儀在使用過程中，標(biāo)定校準(zhǔn)是一項必不可少的檢驗手段。無論是應(yīng)變儀在出廠時的性能評定，還是在使用壽命期間的定期巡檢，還是久置不用導(dǎo)致其性能參數(shù)出現(xiàn)變化的情況，都需要在使用前對其性能進(jìn)行標(biāo)定。標(biāo)定校準(zhǔn)是應(yīng)變儀可靠工作的保障，也是法規(guī)的強(qiáng)制要求。但目前在各大研究所或科研機(jī)構(gòu)，應(yīng)變儀的標(biāo)本定工作普遍存在手動操作、單通道逐點測量、操作工序繁復(fù)等缺點，標(biāo)定效率難以提高

2、。本課題的研發(fā)目的正是開發(fā)出一套專門針對應(yīng)變儀的自動標(biāo)定系統(tǒng)。
　　本文在查閱國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，詳細(xì)闡述了應(yīng)變信號的產(chǎn)生、測量原理，研究了儀器標(biāo)定理論，并確定采用標(biāo)準(zhǔn)信號輸入的標(biāo)定方法。結(jié)合實際使用中的不同應(yīng)變儀，研究了其內(nèi)部所采用的測量方式，分析了其不同類型的標(biāo)定需求，制定了針對本標(biāo)定系統(tǒng)的功能要求。
　　為了實現(xiàn)多通道應(yīng)變儀的快速自動標(biāo)定，本標(biāo)定系統(tǒng)以Cortex-M3為控制核心，系統(tǒng)將標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變信號加載到被測應(yīng)

3、變儀的輸入端，對比被測應(yīng)變儀的輸出值和理論值，自動計算被測對象的測量精度和性能參數(shù)。在一般普適的標(biāo)定情況下，標(biāo)定精度不低于0.5%。系統(tǒng)硬件主體為一個帶溫度補(bǔ)償?shù)亩嗤ǖ罉?biāo)準(zhǔn)應(yīng)變信號發(fā)生器，其內(nèi)部將功能進(jìn)行了模塊化設(shè)計，實現(xiàn)了：以100Ω、120Ω、350Ω、1KΩ四種常用應(yīng)變片阻值為基準(zhǔn)，模擬應(yīng)變范圍為-5%~+5%的電阻信號產(chǎn)生模塊；配置有1/4橋、1/2橋（I型和II型）、全橋三種電橋標(biāo)定模式的橋型切換模塊；含有8條通道，并通過分時

4、復(fù)用方式協(xié)同工作的通道切換模塊。應(yīng)變信號源的設(shè)計充分運(yùn)用了電路元件復(fù)用的思想，通過控制繼電器陣列的通斷狀態(tài)，改變電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從而得到正確阻值和橋型的應(yīng)變電阻信號。
　　系統(tǒng)軟件由上位機(jī)和下位機(jī)兩部分組成，基于USB通訊協(xié)議，實現(xiàn)了控制命令與參數(shù)設(shè)置的傳輸。下位機(jī)在μC/OS II嵌入式操作系統(tǒng)平臺上，使用C語言編程編寫，實現(xiàn)了硬件合理調(diào)度、信號輸出控制等功能。上位機(jī)軟件采用Python語言在Qt中編寫，創(chuàng)新采用貝葉斯統(tǒng)計思想和最