专利名称：应变电桥损坏监测单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种应变电桥损坏监测单元，属于电子监测领域。
背景技术：
在飞机、桥梁等大型机构的监测系统中大量应用应变电桥作为传感器。应变电桥一般工 作环境复杂、工作时间长、振动次数多，如果应变片损坏而不能及时发现会得到一系列的错 误数据，甚至有可能造成重大安全事故。目前，应变电桥的检查还依赖人工检査，由于大型 结构中应变电桥大量存在，所以人工检査将会非常复杂和繁琐。
发明内容
本发明为了能让大型机构寿命监测系统及时发现应变电桥损坏而提出一种应变电桥损坏 监测单元。
一种应变电桥损坏监测单元，其结构包括应变电桥电路、峰值保持电路、谷值保持电 路、上限比较指示单元和下限比较指示单元，其中应变电桥电路的输出端分别连接峰值保 持电路的输入端和谷值保持电路的输入端，峰值保持电路的输出端连接上限比较指示单元的 输入端，谷值保持电路的输出端连接下限比较指示单元的输入端。
本发明中，峰值保持电路和谷值保持电路通过电压跟随器与应变电桥相连，对电桥影响 很小，可以直接应用到已有系统而无需对已有系统做任何改变；输出采用电压跟随器使得峰 谷值能长时间保持，从而任一应变片损坏都能立即检测出来；上下限比较指示单元的上下限 电压能通过电位器灵活调节；该监测单元易于嵌入未来的寿命监测系统，结构简单，抗干扰 能力强，成本低。
图l是本发明的结构框图。
图2是本发明中的应变电桥电路原理图。
图3是本发明中的峰值保持电路原理图。
图4是本发明中的谷值保持电路原理图。
图5是本发明中的上限比较单兀原理图。
图6是本发明中的下限比较单元原理图。
具体实施例方式
如图1所示， 一种应变电桥损坏监测单元，其结构包括应变电桥电路1、峰值保持电 路2、谷值保持电路3、h限比较指示单元4和下限比较指示单元5，其中应变电桥电路1
的输出端分别连接峰值保持电路2的输入端和谷值保持电路3的输入端，峰值保持电路2的 输出端连接上限比较指示单元4的输入端，谷值保持电路3的输出端连接下限比较指示单元 5的输入端。
如图3所示，峰值保持电路2的基本电路由二极管D6和屯容C6组成。应变电桥电路1 的输出信号进入由运算放大器U9、 二极管D4、电容C5构成的第一电压跟随器，第一电压跟 随器的输出信号进入由二极管D6和电容C6构成的基本峰值保持电路，基本峰值保持电路的 输出信号进入由运算放大器U8构成的第二电压跟随器。电容C6、开关S2、电阻R10构成放 电回路供电容C6放电。第一电压跟随器对输入信号提供高输入阻抗和低输出阻抗，使本监测单元对原来的应变电桥影响很小；第二电压跟随器起隔离缓冲的作用，便于接负载而不至构 成电容C6的放电回路。当输入电压超过电容C6的端电压V'时，二极管D4、 D6导通给电容 C6充电；当输入电压等于电容C6的端电压V'时，停止给电容C6充电，第二电压跟随器的 输出端跟踪输入信号；当输入电压小于电容C6的端电压V'时，二极管D4、 D6反向截止， 构不成C6的放电回路，所以电压峰值被保持，第二电压跟随器的输出端可以持续输出峰值信 号，只有当后继信号大于先前保持的峰值时，第二电压跟随器输出端才能继续跟踪输入信号， 一直到新的峰值。
如图4所示，谷值保持电路3由第三电压跟随器、第一减法器、内部峰值保持电路和第 二减法器构成。应变电桥电路l的输出信号进入由运算放大器U2构成的第三电压跟随器，第 三电压跟随器连接由运算放大器U3构成的第一减法器，该减法器的输出信号进入内部峰值保 持电路，内部峰值保持电路的输出信号进入由运算放大器U5构成的第二减法器。电容C3、 开关S1、电阻R8构成放电回路供电容C3放电。第三电压跟随器具有高输入阻抗，以减小对 应变电桥的影响。第一减法器改变信号的变化趋势，这样原来的谷值信号对应输入信号的峰 值，然后对峰值进行保持，再经过第二减法器把信号还原，便得到输入信号的谷值。
如图5所示，上限比较指示单元4由运算放大器U7、 二极管D5和发光二极管DS2组成。 峰值保持电路2的输出信号进入运算放大器U7的同相输入端与第一基准电压Vb2比较，第一 基准电压Vb2通过电位器R12获得，运算放大器U7的输出信号驱动二极管D5和发光二极管 DS2。
如图6所示，下限比较指示单元5由运算放大器U6、 二极管D3和发光二极管DS1组成。 谷值保持单元3的输出信号进入运算放大器U6的反相输入端与第二基准电压Vbl比较，第二 基准电压Vbl通过电位器Rll获得。运算放大器U6的输出信号驱动二极管D3和发光二极管 DS1。
如图2所示，应变电桥电路1在实际应用中一般由应变片和固定电阻组成，且电阻 RR1=RR2=RR3=RR4，所以当应变为0时，应变电桥输出电压为Vcc/2。由于由应变引起的电压 变化AV只有十几或几十毫伏，所以当有应变时，信号在Vcc/2附近变化。当电阻RR1损坏 时，其电阻接近无限大，信号接近0，送入谷值保持电路3，谷值被保存，再在下限比较指示 单元5与第二基准电压Vbl比较，小于第二基准电压Vbl时运算放大器U6输出高电平驱动指 示灯亮；当电阻RR3损坏时，其电阻接近无限大，信号接近Vcc，送入峰值保持电路2，峰值 被保存，再在上限比较指示单元4与第一基准电压Vb2比较，大于第一基准电压Vb2时运算 放大器U7输出高电平驱动指示灯亮。
权利要求
1、一种应变电桥损坏监测单元，其特征在于包括应变电桥电路(1)、峰值保持电路(2)、谷值保持电路(3)、上限比较指示单元(4)和下限比较指示单元(5)，其中应变电桥电路(1)的输出端分别连接峰值保持电路(2)的输入端和谷值保持电路(3)的输入端，峰值保持电路(2)的输出端连接上限比较指示单元(4)的输入端，谷值保持电路(3)的输出端连接下限比较指示单元(5)的输入端。
全文摘要
本发明公开了一种应变电桥损坏监测单元，属于电子监测领域。其结构包括应变电桥电路、峰值保持电路、谷值保持电路、上限比较指示单元和下限比较指示单元，其中应变电桥电路的输出端分别连接峰值保持电路的输入端和谷值保持电路的输入端，峰值保持电路的输出端连接上限比较指示单元的输入端，谷值保持电路的输出端连接下限比较指示单元的输入端。本监测单元的峰、谷值保持电路通过电压跟随器与应变电桥相连，对电桥影响很小，能直接应用到已有系统而无需对已有系统做任何改变，上下限比较指示单元的上下限电压能灵活调节，结构简单，体积小，抗干扰能力强，成本低。
文档编号G01R31/28GK101446622SQ20081024313
公开日2009年6月3日 申请日期2008年12月1日 优先权日2008年12月1日
发明者于培师, 张国勇, 郭万林 申请人:南京航空航天大学