多通道應變儀自動標定系統(tǒng)設計.pdf

1、應變儀是測量應力應變的重要手段，在機械設計、建筑業(yè)、航空航天工業(yè)中起著重要作用。應變儀在使用過程中，標定校準是一項必不可少的檢驗手段。無論是應變儀在出廠時的性能評定，還是在使用壽命期間的定期巡檢，還是久置不用導致其性能參數(shù)出現(xiàn)變化的情況，都需要在使用前對其性能進行標定。標定校準是應變儀可靠工作的保障，也是法規(guī)的強制要求。但目前在各大研究所或科研機構，應變儀的標本定工作普遍存在手動操作、單通道逐點測量、操作工序繁復等缺點，標定效率難以提高

2、。本課題的研發(fā)目的正是開發(fā)出一套專門針對應變儀的自動標定系統(tǒng)。
　　本文在查閱國內(nèi)外相關文獻資料的基礎上，詳細闡述了應變信號的產(chǎn)生、測量原理，研究了儀器標定理論，并確定采用標準信號輸入的標定方法。結合實際使用中的不同應變儀，研究了其內(nèi)部所采用的測量方式，分析了其不同類型的標定需求，制定了針對本標定系統(tǒng)的功能要求。
　　為了實現(xiàn)多通道應變儀的快速自動標定，本標定系統(tǒng)以Cortex-M3為控制核心，系統(tǒng)將標準應變信號加載到被測應

3、變儀的輸入端，對比被測應變儀的輸出值和理論值，自動計算被測對象的測量精度和性能參數(shù)。在一般普適的標定情況下，標定精度不低于0.5%。系統(tǒng)硬件主體為一個帶溫度補償?shù)亩嗤ǖ罉藴蕬冃盘柊l(fā)生器，其內(nèi)部將功能進行了模塊化設計，實現(xiàn)了：以100Ω、120Ω、350Ω、1KΩ四種常用應變片阻值為基準，模擬應變范圍為-5%~+5%的電阻信號產(chǎn)生模塊；配置有1/4橋、1/2橋（I型和II型）、全橋三種電橋標定模式的橋型切換模塊；含有8條通道，并通過分時

4、復用方式協(xié)同工作的通道切換模塊。應變信號源的設計充分運用了電路元件復用的思想，通過控制繼電器陣列的通斷狀態(tài)，改變電路拓撲結構，從而得到正確阻值和橋型的應變電阻信號。
　　系統(tǒng)軟件由上位機和下位機兩部分組成，基于USB通訊協(xié)議，實現(xiàn)了控制命令與參數(shù)設置的傳輸。下位機在μC/OS II嵌入式操作系統(tǒng)平臺上，使用C語言編程編寫，實現(xiàn)了硬件合理調(diào)度、信號輸出控制等功能。上位機軟件采用Python語言在Qt中編寫，創(chuàng)新采用貝葉斯統(tǒng)計思想和最