一种多功能应变信号调理箱的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及信号测试技术领域，具体为一种多功能应变信号调理箱，用于固体火箭发动机试验通信测控。
【背景技术】
[0002]在固体火箭发动机地面试验中，经常需要对发动机壳体不同位置的应力或应变参数进行测量和分析，从而判断发动机的某些性能是否符合设计要求。测量应变量前，首先要对应变信号进行调理，消除连接应变传感器的线缆带来的阻值干扰，保证测量结果的准确性和可靠性。现有设备采用人工手动调节模拟电位器旋钮的方式完成信号调理，这种方法对操作人员的经验有一定要求，容易受到温度等环境因素影响而产生误差；此外，能够同时调理的信号路数比较有限(仅数十路)。当某次试验需要测量的应变路数较多时，需要同时携带多个信号调理仪器，设备体积较大、试验前期准备时间较长从而导致工作效率降低。
【发明内容】
[0003]要解决的技术问题
[0004]本实用新型旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本实用新型的一个目的在于提供一种多功能应变信号调理箱，在提高精度的同时，不仅可以自动将上百路应变量的输出信号调理在一个合理的范围内，还能在应变传感器贴好后先对其进行一次校准，判断某通道所接应变传感器是否存在问题，将校准结果显示在箱体前面板的液晶显示屏上，为参试人员进行故障检测提供依据。
[0005]技术方案
[0006]在本实用新型的一个方面，本实用新型提出一种多功能应变信号调理箱，其特征在于:包括应变信号调理箱体、前置显示及操作面板、后置接插面板、内置电路板；前置显示及操作面板以及后置接插面板安装在应变信号调理箱体上，内置电路板固定在应变信号调理箱体内；液晶显示屏和操作按键安装在前置显示及操作面板上，线缆接口插座和电源插座固定在后置接插面板；
[0007]内置电路板包括主控制器模块、信号采集模块、显示模块、键盘操作模块和数字电位计；信号采集模块包括多路模拟开关和全差分输入AD芯片；待调理应变信号桥路电压通过多路模拟开关输入全差分输入AD芯片，转换后的数字信号输入主控制器模块；主控制器模块根据输入的数字信号控制数字电位计的阻值调节，并将结果输出给显示模块，在液晶显示屏上显示；键盘操作模块将操作按键的输入信号输出给主控制器模块。
[0008]进一步的优选方案，所述一种多功能应变信号调理箱，其特征在于:全差分输入AD芯片通过SPI总线与主控制器模块进行数据传输。
[0009]进一步的优选方案，所述一种多功能应变信号调理箱，其特征在于:内置电路板通过UART串口与液晶显示屏进行通信和数据传输。
[0010]进一步的优选方案，所述一种多功能应变信号调理箱，其特征在于:操作按键包括电源接通、工作模式选择以及手动模式下的通道选择和阻值选择按键。
[0011 ] 根据本实用新型的实施例，该
[0012]有益效果
[0013]本实用新型由于采用以上技术方案，产生的效果是明显的:
[0014]1.应用范围较广，不仅可以完成应变信号的调理，还能实现应变传感器校准和采集系统校准等功能；
[0015]2.采用数字电位计进行阻值的自动调节，由于数字电位计可以通过总线进行控制，能极大扩展可同时调理的应变信号路数(可至数百路)，提高工作效率；
[0016]3.能在信号采集前对应变传感器进行校准，液晶显示屏实时显示各通道结果，便于进行故障分析和排除；
[0017]4.工作方式灵活，可根据实际需要进行自动和手动两种模式选择，操作简单。
[0018]本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
【附图说明】
[0019]本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0020]图1:本实用新型应变信号调理箱内置电路板的硬件结构框图；
[0021]图2:本实用新型应变信号调理箱软件流程图。
【具体实施方式】
[0022]下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0023]由于目前固体火箭发动机试验时采用的应变信号调理设备需要人工手动调节模拟电位器旋钮来完成信号调理，存在对操作人员的经验有一定要求、容易受到温度等环境因素影响而产生误差、同时调理的信号路数比较有限等问题，为此，本实用新型提出了一种多功能应变信号调理箱，在提高精度的同时，不仅可以自动将上百路应变量的输出信号调理在一个合理的范围内，还能在应变传感器贴好后首先对其进行一次校准，判断某通道所接应变传感器是否存在问题，将校准结果显示在箱体前面板的液晶显示屏上，为参试人员进行故障检测提供依据。
[0024]该多功能应变信号调理箱包括应变信号调理箱体、前置显示及操作面板、后置接插面板、内置电路板；前置显示及操作面板以及后置接插面板安装在应变信号调理箱体上，内置电路板固定在应变信号调理箱体内；液晶显示屏和操作按键安装在前置显示及操作面板上，线缆接口插座和电源插座固定在后置接插面板；
[0025]内置电路板包括主控制器模块、信号采集模块、显示模块、键盘操作模块和数字电位计。
[0026]主控制器模块采用32位PIC系列芯片，是整个电路的核心部分，其它模块和外围电路在主控制器的协调控制下共同完成应变信号调理工作。主控制器主要负责完成的功能如下:根据信号采集结果控制数字电位器的阻值调节；与液晶显示屏进行基于RS232的通信并将结果实时显示在液晶显示屏上；响应按键以完成相应操作。
[0027]信号采集模块主要进行待调理应变信号桥路电压的采集和转换工作。由于桥路输出的电压信号是差分信号，因此选择AD公司的一款全差分输入模数转换芯片进行信号采集。信号采集模块包括多路模拟开关和全差分输入AD芯片，首先，将多路模拟开关输出的电压信号送入采集芯片进行信号采集和AD转换，将转换得到的数字信号通过SPI 口传输给主控制器模块进行分析和处理。
[0028]显示模块对应输出信号给液晶显示屏，液晶显示屏为64k色的TFT真彩显示器，该液晶显示器通过UART串口进行通信和数据传输。显示模块对应显示包括初始界面、手动调理显示界面和自动调理显示界面。当应变传感器连接好后，首先对所有通道校准一次，根据桥路输出电压的大小判断该路应变传感器是否存在问题，并将结果显示在液晶屏上，便于进行应变传感器的故障检测和分析。
[0029]键盘操作模块将操作按键的输入信号输出给主控制器模块，操作按键包括电源接通、工作模式选择以及手动模式下的通道选择和阻值选择按键。按下“开始”键时，电源指示灯亮，表示电源接通。根据需要选择自动工作模式或者手动工作模式:选择自动工作模式时，按下“置零”键，完成所有通道的应变信号调理，并在液晶显示屏上进行结果显示；选择手动工作模式时，需要用户自己调节“通道”和“阻值”两个按键，进行通道的选择和数字电位计阻值的调节。键盘操作模块通过键盘程序来消除按键抖动造成的误差影响。
[0030]此外，本实用新型还包括电源电路以给箱体电路板各模块进行供电。
[0031]除了上述应变片校准功能和信号调理功能外，本实用新型设计的多功能应变信号调理箱还可以对试验后台的采集系统进行校准，即在嵌入式软件设计中通过改变数字电位计的阻值，计算得到不同的桥路输出电压值，同时将桥路输出电压送入采集系统进行信号采集，对比实际采集到的电压值和计算得到的电压值大小，消除误差，完成采集系统校准。
[0032]尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
【主权项】
1.一种多功能应变信号调理箱，其特征在于:包括应变信号调理箱体、前置显示及操作面板、后置接插面板、内置电路板；前置显示及操作面板以及后置接插面板安装在应变信号调理箱体上，内置电路板固定在应变信号调理箱体内；液晶显示屏和操作按键安装在前置显示及操作面板上，线缆接口插座和电源插座固定在后置接插面板； 内置电路板包括主控制器模块、信号采集模块、显示模块、键盘操作模块和数字电位计；信号采集模块包括多路模拟开关和全差分输入AD芯片；待调理应变信号桥路电压通过多路模拟开关输入全差分输入AD芯片，转换后的数字信号输入主控制器模块；主控制器模块根据输入的数字信号控制数字电位计的阻值调节，并将结果输出给显示模块，在液晶显示屏上显示；键盘操作模块将操作按键的输入信号输出给主控制器模块。2.根据权利要求1所述一种多功能应变信号调理箱，其特征在于:全差分输入AD芯片通过SPI总线与主控制器模块进行数据传输。3.根据权利要求1所述一种多功能应变信号调理箱，其特征在于:内置电路板通过UART串口与液晶显示屏进行通信和数据传输。4.根据权利要求1所述一种多功能应变信号调理箱，其特征在于:操作按键包括电源接通、工作模式选择以及手动模式下的通道选择和阻值选择按键。
【专利摘要】本实用新型提出一种多功能应变信号调理箱，包括应变信号调理箱体、前置显示及操作面板、后置接插面板、内置电路板；内置电路板包括主控制器模块、信号采集模块、显示模块、键盘操作模块和数字电位计。本实用新型在提高精度的同时，不仅可以自动将上百路应变量的输出信号调理在一个合理的范围内，还能在应变传感器贴好后先对其进行一次校准，判断某通道所接应变传感器是否存在问题，将校准结果显示在箱体前面板的液晶显示屏上，为参试人员进行故障检测提供依据。
【IPC分类】G01B7/16, G01M15/02
【公开号】CN204988168
【申请号】CN201520574571
【发明人】张敏, 王智勇, 王征, 郭李艳, 苏静, 谢辰子, 牛婷婷
【申请人】西安航天动力测控技术研究所
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年8月3日