一种增强应变式力传感器数据采集系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于测控技术领域，具体涉及一种增强应变式力传感器数据采集系统。
【背景技术】
[0002] 电阻应变式传感器是W电阻应变片为电阻转换元件的传感器，广泛应用于位移、 压力、力矩、应变、温度、湿度、光强等物理参数的测量。力值的最高传递标准就是电阻应变 式传感器。
[0003] 电阻应变式传感器的工作原理是W金属材料为转换元件的应变片，其转换原理是 基于金属电阻丝的电阻-应变效应。所谓应变效应是指金属导体（电阻丝）的电阻值随变 形(伸长或缩短)而发生改变的一种物理现象。设有一根圆截面的金属丝，其原始电阻值为： R = p- A
[0004] 式中：
[000引 R-金属丝的原始电阻（Q )
[0006] P -金属丝的电阻率（Q ? m)
[0007] k金属丝的长度（m)
[000引 A-金属丝的横截面积（m2) (A = 02/4)
[000引 D-金属丝的直径
[0010] 当金属丝受轴向力F作用被拉伸时，由于应变效应，其电阻值也将产生变化。其变 AR 化值为一^二.欠0 .公。 R
[0011] K。为单根金属丝的灵敏系数。其物理意义为；当金属丝发生单位长度变化(应变） 时，其电阻变化率与其应变的比值，即单位应变的电阻变化率。单根金属丝的灵敏系数K。与 相同材料做成的应变片的灵敏系数K是不同的。对应变片来说，当它随试件变形时，其电阻 变化率A R/R = K e。
[0012] 式中，K为应变片的灵敏系数。应变片灵敏系数K定义为：当将应变片安装在处于 单向应力状态的试件表面，使气轴线与应力方向平行时，应变片电阻值的相对变化与沿轴 向的应变之比值。它应由实验求得。
[0013] 为准确求得灵敏系数K。需要进行相关试验，并通过数据采集系统进行测量得到， 通常灵敏系数K由如下公式求得。 r U
[0014] K = ~- UJ<￡
[0015] 式中：
[0016] u-应变式力传感器输出电压；
[0017] U。-应变式力传感器激励电压；
[001引 k-为布桥方式的系数，根据全桥、半桥等方式而确定，为公知常识；
[0019] K-为灵敏度系数；
[0020] ￡-为应变。
[0021] 为准确测量传感器输出电压U，通常通过滤波放大后利用模数转换芯片将模拟信 号转化为数字信号。若使用的A/D芯片为24位模数转换芯片，其参考电压为Ui，则电压大 小为U经过A/D转换后的数字量为
【主权项】
1. 一种增强应变式力传感器数据采集系统，包括电源模块、应变式力传感器、滤波器、 A/D转换器和数据处理器；电源模块为传感器供给激励电压，为A/D转换器供给参考电压； 应变式力传感器输出端分别与滤波器的输入端连接，将在激励电压下产生的应变信号发送 给滤波器；滤波器的输出端与A/D转换器的输入端连接，对接收到的信号进行滤波处理，然 后将其发送给A/D转换器;A/D转换器与数据处理器连接，A/D转换器将接收到的信号转换 为数字信号，并将其发送给数据处理器；数据处理器将接收到的信号进行处理，得到传感器 的灵敏系数；其特征在于，供给到应变式力传感器和A/D转换器的参考电压相同。
2. 根据权利要求1所述的一种增强应变式力传感器数据采集系统，其特征在于：供给 到应变式力传感器和A/D转换器的电压来自电源模块的同一个输出。
【专利摘要】本发明涉及一种增强应变式力传感器数据采集系统，目的是解决现有技术中由于应变式力传感器激励电压和A/D芯片参考电压受到干扰而引起的数据采集系统测量误差的问题。本发明包括电源模块、应变式力传感器、滤波器、A/D转换器和数据处理器；电源模块供给电压；应变式力传感器输出端分别与滤波器的输入端连接；滤波器的输出端与A/D转换器的输入端连接；A/D转换器与数据处理器连接；数据处理器得到传感器的灵敏系数；其中，供给到应变式力传感器和A/D转换器的参考电压相同。本发明优点在于传感器的灵敏度系数和标准传感器的激励电压没有关系，即传感器的灵敏度系数不受传感器激励电压波动的影响。
【IPC分类】G01L1-22, G01L25-00
【公开号】CN104568304
【申请号】CN201310475833
【发明人】梅红伟, 王小三, 宫贵明
【申请人】北京航天计量测试技术研究所, 中国运载火箭技术研究院
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年10月12日