[发明专利]一种用于电阻应变片输出调节的装置

说明书

本发明公开了一种用于电阻应变片输出调节的装置，能够减小检测信号的漂移和误差，并且受电阻应变片老化的影响较小，具有更高的稳定性。该装置包括：依次连接的电阻应变片、测量电路、放大器、模数转换电路、微处理器、以及为所述装置供电的直流电源；测量电路具有与电阻应变片的引线并联的固定阻值电阻，以及与固定阻值电阻串联的阻值可调电阻，用于根据电阻应变片的电阻值输出相应的电压信号；微处理器用于根据固定阻值电阻和阻值可调电阻的阻值以及直流电源的电压值，计算电阻应变片的等效电阻的阻值，根据等效电阻的阻值变化生成与电阻应变片形变量相应的测量数据，并输出或存储所生产的测量数据。

技术领域

本发明涉及电阻应变传感测量技术领域，尤其涉及一种用于电阻应变片输出调节的装置。

背景技术

电阻应变片是一种常见的传感元件。电阻应变片受到的拉力、压力、扭矩、位移、加速度、温度等物理量发生变化时，其电阻的也会产生相应的变化，通过对其电阻的测量和输出，从而能够获得相应的物理量的测量值。

现有技术中常见的电阻应变片有金属应变片和半导体应变片。金属应变片是由康铜丝或镍铬丝绕成栅状，或用很薄的金属箔蚀刻成栅状夹在两层绝缘薄片中制成，再用镀银铜线与应变片丝栅连接作为电阻片引线，通过金属丝产生形变导致的电阻值的变化来检测应力的大小。半导体应变片是利用单晶硅的压阻效应制成的一种敏感元件，通过半导体材料产生形变而导致电阻率变化来检测应变片所受的压力、拉力等物理量。

由于电阻应变片存在机械滞后性，在受到应力之后不会马上恢复原状，电阻值也不会恢复到初始值，因此在反复的检测过程中输出值必然会出现漂移；同时，电阻应变片存在一定的拉伸寿命，在使用了一定的次数之后，电阻应变片的初始电阻值会在原始的检测范围内发生漂移，超过测量电路的检测范围，导致无数据输出。而且，应变片的输出信号还会随着温度的改变而受到影响，产生温度漂移。

申请公布号为CN105675184A的中国发明专利申请公开了一种硅应变片桥式电路零点温度漂移的补偿方法，其通过在多温度点处对应变电阻进行数据采集，来估算串联电阻值和并联电阻值。虽然能够在一定程度上减小温度漂移的影响，然而由于应变片的机械滞后性，当该方案的电桥平衡时，该硬件补偿电路图的输出仍然存在不可忽略的零点漂移。如图1所示，若在时间t测量应力反复情况，该方案测量的应变电阻RA信号与会因应变片的机械滞后性存在△RA的漂移。并且，多次测量后会因为应变片老化而进一步增大输出信号的漂移量，降低检测结果的准确性。

发明内容

本发明的目的之一至少在于，针对如何克服上述现有技术存在的问题，提供一种用于电阻应变片输出调节的装置，能够减小检测信号的漂移和误差，并且受电阻应变片老化的影响较小，具有更高的稳定性，可以用于提高各种电阻应变片的输出信号的检测精度。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案包括以下各方面。

一种用于电阻应变片输出调节的装置，其特征在于，包括：依次连接的电阻应变片、测量电路、放大器、模数转换电路、微处理器、以及为所述装置供电的直流电源；

其中，所述测量电路具有与电阻应变片的引线并联的第一电阻(可以为后述的阻值可调电阻或者固定阻值电阻)，以及与第一电阻串联的第二电阻(可以为后述的阻值可调电阻或者固定阻值电阻)，第一电阻的阻值小于电阻应变片的等效阻值的最小值以使测量电路根据电阻应变片的电阻值输出相应的电压信号；

所述放大器，用于将测量电路输出的电压信号的幅值放大；模数转换电路，用于将放大器的输出信号转化为数字信号；

所述微处理器用于根据第一电阻和第二电阻的阻值以及直流电源的电压值，计算电阻应变片的等效电阻的阻值，根据等效电阻的阻值变化生成与电阻应变片形变量相应的测量数据，并输出或存储所生产的测量数据。