一种手持便携式精密应变测量仪的制作方法

本发明属于材料的应变量测量领域，具体涉及一种手持便携式精密应变测量仪。

背景技术：

材料的力学性能是所有材料的基本性能之一，其中材料在各种情况下的变形量通常用材料的应变来表示。应变的物理意义为材料的形变量与材料原始方向长度的比值，是一个无量纲的物理量。在许多工程领域亦或是高校教学时，对于应变仪的使用非常频繁。工程中需要了解和测量很多物体的形变量，高校中多是某些专业的教学使用。

此发明装置可以进行多个领域的应变测量，并在传统应变仪的基础上进行了一些改进。首先是功能方式，本发明装置采用电池功能，相比于传统的电源功能，本发明装置功能方式更加灵活，在很多的不便场地时如深山等地，不用必须在有电源的地方使用；并且本发明装置还有便携式的特点，传统的应变仪装置通常都形状较大，携带很不方便，许多需要应用到空间较小或者需要那到很远的地方的时候，本发明装置更加方便灵活。同时，本发明装置功能更加齐全，增加了背光、计算等等功能，并且测试通达有三个0°、45°、90°，使得使用的时候可以增加更多的可行性。

该实验装置操作简单、造价低廉、性能稳定、适用性强、安全性高、使用方便，能有效的进行各种圆球圆柱形材料的动态力学性能测试。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种手持便携式精密应变测量仪的制作方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种手持便携式精密应变测量仪，包括：tvs二极管0、输入端ad转换器1、隔离器件2、输出端ad转换器3、单片机4、显示部分5、温度传感器6、控制接口7和隔离电源8；其特征在于，隔离电源8是小功率的dc/dc隔离电源模块，给输入端ad转换器1、输出端ad转换器3、单片机4、显示部分5、温度传感器6和控制接口7进行供电；tvs二极管0在常态下成高阻状态，当电压超过tvs二极管0本身的阈值后就会瞬间导通，当外加电源开启时，会在瞬间产生一个高电压冲击，使tvs二极管0导通，与输入公共端构成回路，当冲击过后tvs二极管0恢复正常状态；输入电压通过输入端ad转换器1进行数字采样变成数字信号经隔离器件2进行隔离然后再输入到单片机4进行过压/欠压比较；输出电压经输出端ad转换器3进行数字采样变成数字信号直接输入到单片机4进行过压/欠压比较；工作环境的温度由温度传感器6得到数据后输入至单片机4进行温度比较；单片机4将最终比较的结果通过显示部分5进行显示；显示部分5显示比较结果、当前环境温度以及输入/输出电压值；单片机4依据比较的结果产生是否关闭的命令通过隔离器件2对dc/dc隔离电源模块进行统一的开关控制；外来控制命令通过控制接口7输入至单片机4进而对电源组进行手动控制，根据需要控制接口7将单片机4的处理结果显示在计算机上。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本电路是采用数字电路可以灵活设置所需要功能且可以远距离控制，抗干扰能力较强。本发明能够实时检测多路dc/dc隔离电源的输入输出电压以及周围环境的温度，并将采集到的模拟量变为数字量输入到单片机里进行数据监测，当某一种电源工作不正常的时候就对电源设备进行关闭或启动备用电源，该电路的使用方便灵活在对电源所支持的系统调试中能够起到电源选择的作用，同时由于串口的加入可以对电源设备进行远距离的控制，且抗干扰能力较强；该电路的成本低廉。

附图说明

图1为内部模块示意图；

图2为说明书附图；

图3为设备外观图；

图4为后面板图；

图5为前面板图；

图6为测量原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作出详细说明：

具体实施例一：

一种手持便携式精密应变测量仪属于材料力学性能测量领域的发明装置，该装置旨在通过内部单片机、控制电路和元件，对通过电线连接的物体进行应变的测量，再通过自身的lcd液晶显示器读取相应的数值，从而确定被测量物体的应变值大小，继而还可以对其他所需力学参数进行计算。其内部主要由tvs二极管0、输入端ad转换器1、隔离器件2、输出端ad转换器3、单片机4、显示部分5、温度传感器6、控制接口7、隔离电源8等和键盘几部分构成。本发明装置工作时，将贴有应变片的待测物体用电线与本发明装置接口处连接，接着打开电源，进行灵敏度的设定，然后将三个通道的数值调零，对被测物体施加相应载荷后，便可以在lcd液晶显示器屏幕上显示相应的应变值。除了最基本的测量应变功能外，本发明装置还配有补偿、储存、计算功能，可以在进行多组实验时，将前面的实验数据先进行储存，并在全部测量完成后，将所有应变值进行组合计算；此外本装置还配有背光和电量检测等功能，方便使用和监测。

本发明的实质就是：对单个电源模块的输出电压的过/欠压检测及工作环境温度的监测，当其中任何一个参数变化超出给定范围时，就对整个隔离电源组进行关闭控制，从而实现对所供电设备的保护。

电源模块a至电源模块n是n个dc/dc隔离电源模块，每个电源模块一般只提供一种电压，n值得选取与实际应用的系统有关，当然n值越小越好。

tvs二极管0的作用是在常态下成高阻状态，当电压超过管子本身的阈值后就会瞬间导通。当外加电源开启时，会在瞬间产生一个高电压冲击，使tvs二极管0导通，与输入公共端构成回路，当冲击过后二极管恢复正常状态。这样就降低了冲击对电源设备的影响，起到抗输入冲击的保护作用。

输入的一次电源电压经过输入端ad转换器1变换成nbit的数字信号经过隔离器件2输入至单片机4进行过压/欠压比较，由于dc/dc电源模块一般都是宽范围电压输入窄范围电压输出，因此可以将比较的上下限定在输入电压值的+/-20％的范围内，超过这个范围就给出报警。

输出的每一路电源都要经过输出端ad转换器3变换成nbit的数字信号输入至单片机4进行过压/欠压比较。比较的上下限根据实际需要供电设备的电压输入范围而定。

温度传感器6监视着电源组的工作环境温度，选用数字温度传感器，这样就可以将数字信号直接传给单片机4，在其内部进行温度比较，比较的下限可以选取n个电源模块中所需工作环境温度最低的85％左右即可。

显示部分5根据实际设备的体积需求可要也可以不要，它的作用就是为了肉眼观测，起到方便的作用，显示的内容可以根据需求而设。

控制接口7是手动命令的传输端口，可以是一个普通的开关，也可以是串口，这样就可以将单片机4的内部信息传到整个系统的控制计算机上，对其电源的工作状态监视。

隔离电源8是小功率的dc/dc电源模块，给虚线框内的元器件供电，这样就可以保证电源保护控制电路一直处于工作状态，且与输入的一次电源隔离。

隔离器件2是很重要的一个环节，它起到了将输入采样和输出采样隔离的作用，如果不加隔离，实际证明会严重降低dc/dc模块的转换效率，损伤电源。

单片机4是此电路的cpu，所有的命令的收发都要由它来执行，所有采集到的电源设备的工作状态也都要传给它。

附图给出了本发明的装置的组成：由tvs二极管0、输入端ad转换器1、隔离器件2、输出端ad转换器3、单片机4、显示部分5、温度传感器6、控制接口7、隔离电源等8等组成，其中隔离电源8是小功率电源模块它是给虚线框内的元器件部分供电的。

工作过程：

输入电压通过输入端ad转换器1进行数字采样变成数字信号经隔离器件2进行隔离然后再输入到单片机4进行过压/欠压比较；输出电压经输出端ad转换器3进行数字采样变成数字信号直接输入到单片机4进行过压/欠压比较；工作环境的温度由温度传感器6数字温度传感器敏感，得到数据后输入至单片机4进行温度比较；单片机4将最终比较的结果通过显示部分5进行显示；显示部分5显示比较结果、当前环境温度以及输入/输出电压值；单片机4依据比较的结果产生是否关闭的命令通过隔离器件2对dc/dc隔离电源模块进行统一的开关控制；外来控制命令通过控制接口7输入至单片机4进而对电源组进行手动控制，根据需要控制接口7还可以将单片机4的处理结果显示在计算机上。

具体实施例二：

一种手持便携式精密应变测量仪，其特征在于：该装置主要包括tvs二极管0、输入端ad转换器1、隔离器件2、输出端ad转换器3、单片机4、显示部分5、温度传感器6、控制接口7、隔离电源8等和外部lcd液晶显示器屏幕和键盘等几部分。可实现多个领域中如机械工程、航空航天、土木工程、国防工业、交通运输等，物体的应变值测量；通过在被测物体上粘贴应变片，并用电线连接应变片和发明装置上的控制通道接口，再利用自身控制功能，将被测物体产生的应变通过lcd液晶显示器屏幕显示出来。继而根据需要可以进行后续的计算和利用。

所述tvs二极管0相当于一个大阻值元件，当电压超过其最大的允许值的时候，电路就会自动导通。工作时，外部一个瞬间的电压脉冲会使得tvs二极管0导通，整个输入公共端构成闭合回路状态。冲击电压过后，tvs二极管0回复正常，这就很好的降低了脉冲高电压对设备的损坏影响，起到保护作用。

所述输入端ad转换器1的主要作用是将输入的一次电源电压转化成nbit的数字信号，供后面模块使用；并且输出的每一路电源都要经过输入端ad转换器1变换成nbit的数字信号输入至单片机4进行过压/欠压比较。

所述隔离器件2承接来自输入端ad转换器1处理后转化成的nbit的数字信号，并接着传递到下一级；主要起到了将输入采样和输出采样隔离的作用，如果不加隔离，实际证明会严重降低dc/dc模块的转换效率，损伤电源。

所述单片机4承接隔离器件2传过的信号，并进行过压/欠压比较，由于dc/dc电源模块一般都是宽范围电压输入窄范围电压输出，因此可以将比较的上、下范围限制在输入电压值的+/-20％的范围内，超过这个范围就给出报警。

所述显示部分5的作用就是为了肉眼观测，起到方便的作用，显示的内容可以根据需求而设，整体大小根据设备体积进行制作。

所述温度传感器6主要作用为监视电源组的工作环境温度。选用数字温度传感器，这样就可以将数字信号直接传给单片机4，在其内部进行温度比较，比较的下限可以选取n个电源模块中所需工作环境温度最低的85％左右。

所述控制接口7是手动命令的传输端口，是一个普通的开关或是串口，这样就可以将单片机4的内部信息传到整个系统的控制计算机上，对其电源的工作状态监视。

所述隔离电源8是小功率的dc/dc电源模块，给输入端ad转换器1、输出端ad转换器3、单片机4、显示部分5、控制接口7和温度传感器6进行供电。这样就可以保证电源保护控制电路一直处于工作状态，且与输入的一次电源隔离。

所述键盘部分是在外部，主要是控制各功能时候的快捷按键，内部连接单片机部分，按键后由单片机4进行信号的处理和计算。