[发明专利]一种圆盘多功能运动参数试验方法

权利要求书

1.一种圆盘多功能运动参数试验方法，其特征在于：该方法为：

应变片贴于试验者握手两端，当试验者握住握手运动时，握手会产生应变，粘贴在表面的电阻片也会产生应变，应变片的阻值会发生变化，并通过电桥测量电路将应变片阻值变化率转换为输出电压，该电压信号先经过运算放大器放大，再由A/D转换电路将电压模拟量转换为数字量信号，然后将其输出给单片机，再将结果传给显示电路显示；

圆盘转动时带动连轴器来带动光电编码器旋转，光电编码器的脉冲通过单片机中断来直接实现脉冲的鉴相和计数；

当编码器输出的A向脉冲接到单片机的外部中断INTO，B向脉冲接到I/O端口P1.0，当系统工作时，首先要把INTO设置成下降沿触发，并开相应中断；当有效脉冲触发中断时，执行中断处理程序，判别B脉冲是高电平还是低电平；若是高电平，则编码器正转，加1计数；若是低电平，则编码器反转，减1计数；

霍尔器件所处磁场的磁感应强度大小突变时，输出电压也突变，相当于产生一个脉冲信号；单位时间内脉冲数与转速对应，构成数字量传感器；待测转盘上有小磁体，小磁体的对数与分辨率呈正比关系；在小磁钢附近固定霍尔开关；小磁钢转过霍尔开关时，霍尔开关会产生脉冲；待测物体的位移通过所测得的单位时间内脉冲数和握手到圆盘中心的距离进行判断；

应变片阻值变化率：

其中，K为电阻应变片的灵敏度，ε称为电阻丝的轴向应变，也称纵向应变，在应变测量中，即微应变；金属应变片的电阻变化范围很小，利用桥式测量转换电路将ΔR/R转换为输出电压U₀；

两臂差动电桥电路的电压输出为：当初始时R₁＝R₂＝R₃＝R₄＝R则简化为：

经运放放大后的电压:其中，D-运放放大倍数；求得使用的力的大小F和输出给单片机的电压U_o2的关系为：E为握手的弹性模量；

当小磁体都贴满16个时霍尔传感器每经过一个磁体，运动的距离为：则由霍尔传感器测得的运动距离为：n为总共经过的磁体个数；

光电编码器运动的距离为：a为圆盘运动的角度；

所述应变片的运作原理为：

将电阻应变片粘贴在握手上；当握手受到运动压力作用时，将产生应变，粘贴在表面的电阻应变片也会产生应变，表现为电阻值的变化；这样弹性体的变形转化为电阻应变片阻值的变化；把电阻应变片按照桥路方式连接，两输入端施加一定的电压值，两输出端输出的共模电压随着桥路上电阻阻值的变化增加或者减小；这种变化的对应关系具有近似线性的关系；找到压力变化和输出共模电压变化的对应关系，通过测量共模电压得到压力值；

电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象，即电阻应变效应；金属导体的电阻值用下式表示：

式中:

ρ为金属导体的电阻率，单位为Ω·cm²/m；

S为导体的截面积，单位为cm²；

L为导体的长度，单位为m；

所述圆盘上设有运动传感器，运动传感器包括光电旋转编码器和霍尔传感器；

其中，光电旋转编码器中的增量式编码器的输出信号是A，B，Z三组方波脉冲；

码盘上等间距刻录辐射状透光缝隙，相邻两个透光缝隙之间为一个增量周期；检测光栅上刻有A，B两组与码盘相对应的透光缝隙，来达到通过或遮挡光源与光电检测器件之间的光线的目的；检测光栅上透光缝隙的间距和码盘上的间距相等，并且两组透光缝隙之间相差1/4间距，这样使得光电检测器件输出的信号在相位上相差90度的电度角；编码器工作时检测光栅不动，码盘随被测转轴转动，光线透过码盘和检测光栅上的透光缝隙照射到光电探测器件上，光电检测器件就输出两组相位相差90度的近似于正弦波的电信号，经过电路的转换处理，得到被测轴的转角或速度信息，利用角度和握手到轴心半径求得圆盘运动位移；

霍尔传感器的位置固定，圆盘上有若干圆孔能够自由贴若干对小磁钢，小磁钢越多，精度及分辨率越高；为判断转动方向，采用两个相同的霍尔传感器H1和H2；测量角度时，每当一个磁钢转过霍尔传感器时，引起磁场的变化，传感器便输出一个脉冲，计算脉冲的个数，确定旋转物体转过的角度，利用角度和握手到轴心半径求得圆盘运动位移。