静态电阻应变数字化测量方法的研究

论文摘要

应变测量是机械工程中分析零件或结构受力状态、验证设计的正确性、确定整机在实际工作时负载情况和研究某些物理现象机理的重要手段之一。传统的应变测试技术已逐渐不能适应测试技术发展的需求,因此,开发高性能的应变测试仪十分必要。本文首先介绍了国内外应变测量仪器的现状和发展趋势以及传统应变测量仪器的特点,阐述了本课题的研究背景和主要的研究内容。随后,介绍了现有的应变测量技术的理论和方法及其存在的一些不足之处:一是传统应变测量技术多采用桥路进行测量,因而不可避免地存在非线性误差,二是长接线导线引起的测量误差,三是每次测量前都需要预调平衡,费时费力。基于以上传统应变测量技术存在的一些不足,本文提出了一种新的静态电阻应变测量方法。首先,在应变信号的获取上,摒弃传统的桥路测量方法,而采用恒流源驱动和自校正电路设计方法,因而消除了桥路测量带来的非线性误差;其次,是采用了三线制测量方法和两次测量法消除了长接线导线和不确定零点阻值带来的测量误差;系统采用了嵌入式系统BL2000作为控制核心,对系统进行了软硬件设计,并采用了数字滤波技术去除干扰信号对测量的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 国内外应变测量发展的历史与现状
• 1.1.1 应变测量的特点
• 1.1.2 应变测量装置的种类
• 1.1.3 应变测量仪器与系统的发展
• 1.2 课题的研究背景
• 1.3 本文的研究内容
• 1.4 论文的内容安排
• 2 现有应变测量技术介绍
• 2.1 应变测量原理
• 2.1.1 应变测量原理简介
• 2.1.2 电阻应变计
• 2.1.3 应变测量电桥
• 2.1.4 单臂电桥的线性化处理
• 2.2 现有应变测量技术存在的不足
• 2.2.1 桥路带来的非线性误差
• 2.2.2 长导线电阻引起的误差
• 2.2.3 测量前需要预调平衡
• 2.3 小结
• 3 系统总体设计
• 3.1 系统硬件结构框图
• 3.2 系统功能框图
• 3.3 系统需要解决的技术关键
• 3.4 小结
• 4 系统硬件设计
• 4.1 嵌入式系统
• 4.1.1 嵌入式系统概述
• 4.1.2 嵌入式系统的特性
• 4.1.3 嵌入式系统的组成
• 4.1.4 BL2000 嵌入式系统
• 4.2 恒流源设计
• 4.2.1 TL431 芯片介绍
• 4.2.2 恒流源电路设计
• 4.3 放大电路设计
• 4.3.1 电路图
• 4.3.2 电路分析
• 4.4 滤波电路
• 4.5 A/D 转换
• 4.5.1 A/D 转换器的选用
• 4.5.2 自校正设计
• 4.6 与LCD 的接口
• 4.6.1 KS0108B 液晶控制器
• 4.6.2 M12864-7A7 液晶模块
• 4.6.3 硬件接口电路
• 4.7 小结
• 5 系统软件设计
• 5.1 μC/OS-Ⅱ操作系统
• CPU.H 的实现'>5.1.1 与编译器相关的数据类型OS_CPU.H 的实现
• CPU_A.ASM 的实现'>5.1.2 处理器相关的代码OS_CPU_A.ASM 的实现
• CPU_C.C 的实现'>5.1.3 CPU 处理函数OS_CPU_C.C 的实现
• 5.2 Dynamic C
• 5.3 A/D 转换
• 5.3.1 Dynamic C 中A/D 转换函数说明
• 5.3.2 A/D 转换程序
• 5.4 数字滤波
• 5.4.1 低通数字滤波器
• 5.4.2 低通数字滤波器的实现
• 5.5 LCD 显示程序
• 5.6 以太网通信
• 5.7 标度变换、零点处理和温度补偿
• 5.7.1 标度变换
• 5.7.2 零点处理
• 5.7.3 温度补偿
• 5.8 软件流程图
• 5.9 小结
• 总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录