一种基于动态补偿电路的应变在线采集系统的制作方法

本实用新型涉及基于动态补偿电路的应变在线采集系统技术领域，具体的说是一种基于动态补偿电路的应变在线采集系统。

背景技术：

应变采集系统广泛应用于航空航天、土木桥梁、建筑结构、冶金、石化、电力等行业，作为安全领域重要的监测指标，应变测量在监测和检测领域必不可少。目前应变传感器在长线传输中，会因为干扰引起供桥电压的变化，线路阻抗造成测量精度问题。

技术实现要素：

针对上述现有技术不足，本实用新型提供一种基于动态补偿电路的应变在线采集系统。

本实用新型提供的一种基于动态补偿电路的应变在线采集系统是通过以下技术方案实现的：

一种基于动态补偿电路的应变在线采集系统，包括采集模块、模数转换模块、主控单元、储存单元、电源管理单元，所述电源管理单元连接上述各模块或单元，为其供电，所述传感器使用桥接电路与采集模块通道接口连接采集模块通道接口连接，所述模数转换模块和采集模块连接，采集模块通过模数转换模块连接动态补偿电路，动态补偿电路连通a/d控制芯片。还包括与a/d控制芯片连接的主控制器，主控单元根据aｒm设置的采集参数控制ad采集时序，并把采集到的数据预存到储存单元fifo进行本地备份，以及通过rs485\rs232\wifi\gps和外部通信设备连接实现数据输出。

所述模数转换模块包括程控切换模块、信号调理模块、程控放大模块，所有采集模块的信号进过二级程控放大、八阶低通滤波的信号调理，以及经过动态补偿电路处理，之后进入a/d控制芯片。

所述桥接电路可以选择1/4桥、半桥或者全桥。

所述传感器包括温度传感器，应变片或应变计。

所述的电源管理单元，包括数字部分供电、模拟部分供电、传感器激励源，其中激励源分为4组动态激励电压，兼容市面主流应变传感器；其中，模拟部分供电、传感器激励源需要与外部输入电源隔离，采用变压器隔离，经过隔离后的模拟部分电源与传感器激励源无电气连接，两者地通过０ω电阻单点接实现电气连接。实现共模电压输入的问题，将两电源的中间点桥接起来。

应变弱信号经过放大器初步放大，经过动态补偿电路处理，再经过二级程控放大，八阶低通滤波等信号调理之后进入ad芯片，cpld根据aｒm设置的采集参数控制ad采集时序，并把采集到的数据预存到fifo。

本实用新型的有益效果是：

1.通过传感器和采集模块的桥接电路连接，可以提高采集系统在应变采集过程中数据的精度，降低不可控因素造成的干扰因素。

2.通过电源管理单元实现电源动态管理，对激励源、数字电路、模拟电路实现共模电压输入。并在惠斯通桥路设计处引出两根线。采集系统可以有效的削弱电压波动的敏感度，减少因应变片传感器的走线阻抗所引起的误差，有效提高系统精度。

附图说明

图1是本实用新型系统结构示意图；

图2是本实用新型桥接电路图；

图3是本实用新型数模转换模块与动态补偿电路图。

具体实施方式

下面将通过实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-图3所示的一种基于动态补偿电路的应变在线采集系统，包括采集模块、模数转换模块、主控单元、储存单元、电源管理单元，所述电源管理单元连接上述各模块或单元，为其供电，所述传感器使用桥接电路与采集模块通道接口连接采集模块通道接口连接，所述模数转换模块和采集模块连接，采集模块通过模数转换模块连接动态补偿电路，动态补偿电路连通a/d控制芯片。

所述模数转换模块包括程控切换模块、信号调理模块、程控放大模块，所有采集模块的信号进过二级程控放大、八阶低通滤波的信号调理，以及经过动态补偿电路处理，之后进入a/d控制芯片。

还包括与a/d控制芯片连接的主控制器，主控单元根据aｒm设置的采集参数控制ad采集时序，并把采集到的数据预存到储存单元fifo进行本地备份，以及通过rs485\rs232\wifi\gps和外部通信设备连接实现数据输出。

所述桥接电路可以选择1/4桥、半桥或者全桥。

所述传感器包括温度传感器，应变片或应变计。

所述的电源管理单元，包括数字部分供电、模拟部分供电、传感器激励源，其中激励源分为4组动态激励电压，分别为10v、5v、3.3v、2.5v，兼容市面主流应变传感器；其中，模拟部分供电、传感器激励源需要与外部输入电源隔离，采用变压器隔离，经过隔离后的模拟部分电源与传感器激励源无电气连接，两者地通过０ω电阻单点接实现电气连接。实现共模电压输入的问题，将两电源的中间点桥接起来。解决激励源过大，应变片阻值过小，电流过大发热造成温漂变大；激励源过小，应变片阻值过大会影响灵敏度。激励源电压需要与其它电压隔离，电路设计在前端加一个变压器，然后设计一个恒流源，输出额定的电流。最大负载为2.5v、120ω全桥，考虑到安全裕度，恒流源设计为100ma。恒流源后需要设计一个稳压器，通过调节其反馈电阻的比值来改变激励电源，而反馈电阻通过mosfet来切换，外部控制mosfet信号采用光耦隔离。

应变弱信号经过放大器初步放大，经过动态补偿电路处理，再经过二级程控放大，八阶低通滤波等信号调理之后进入ad芯片，cpld根据aｒm设置的采集参数控制ad采集时序，并把采集到的数据预存到fifo。

应变片输入端采用惠斯通电桥，由于应变输出信号是弱信号容易受干扰，故需要进行一系列的处理，包括一阶滤波、二阶滤波、差分放大等。

以上所述实施例仅表示本实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能理解为对本实用新型范围的限制。应当指出的是，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型保护范围。

技术特征：

1.一种基于动态补偿电路的应变在线采集系统，其特征在于：包括采集模块、模数转换模块、主控单元、储存单元、电源管理单元、传感器，所述电源管理单元分别连接采集模块、模数转换模块、主控单元、储存单元，为其供电，所述传感器使用桥接电路与采集模块通道接口连接采集模块通道接口连接，所述模数转换模块和采集模块连接，采集模块通过模数转换模块连接动态补偿电路，动态补偿电路连通a/d控制芯片；所述a/d控制芯片连接主控制器，主控制器根据arm设置的采集参数控制ad采集时序，并把采集到的数据预存到储存单元fifo进行本地备份，以及通过rs485\rs232\wifi\gps和外部通信设备连接实现数据输出。

2.根据权利要求1所述的一种基于动态补偿电路的应变在线采集系统，其特征在于：所述模数转换模块包括程控切换模块、信号调理模块、程控放大模块。

3.根据权利要求1所述的一种基于动态补偿电路的应变在线采集系统，其特征在于：所述桥接电路可以选择1/4桥、半桥或者全桥。

4.根据权利要求1所述的一种基于动态补偿电路的应变在线采集系统，其特征在于：所述采集模块连接传感器，所述传感器包括温度传感器，应变片或应变计。

技术总结
一种基于动态补偿电路的应变在线采集系统，包括采集模块、模数转换模块、主控单元、储存单元、电源管理单元，所述电源管理单元连接上述各模块或单元，为其供电，所述传感器使用桥接电路与采集模块通道接口连接采集模块通道接口连接，所述模数转换模块和采集模块连接，采集模块通过模数转换模块连接动态补偿电路，动态补偿电路连通A/D控制芯片。本实用新型涉及本实用新型的有益效果是：通过传感器和采集模块的桥接电路连接，可以提高采集系统在应变采集过程中数据的精度，降低不可控因素造成的干扰因素。

技术研发人员：任美荣
受保护的技术使用者：北京东方中恒科技发展有限公司
技术研发日：2020.04.16
技术公布日：2020.09.25