專利名稱：一種基于電壓補償的應變采集系統的制作方法
技術領域：
本專利涉及土木工程安全監(jiān)測領域，特別是一種基于電壓補償的應變采集系統。
背景技術：
土木工程安全監(jiān)測領域中的橋梁應變采集系統，需要對橋梁的橋墩、梁柱、伸縮帶等部位進行應變數據的采集。橋梁應變采集系統中主要是采集橋式電路的應變片數據，應變片的位置距離采集系統距離從幾米至幾百米，而且所采用的電纜線材料有差異，電源的線路上會產生一定的電阻，導致采集系統的電源電壓在線路上有所下降，這樣在應變片電源端電壓會小于采集端的電壓，由此會導致數據會出現很大的偏差。為減少這種偏差，現有技術中，有的采用增強電源驅動能力的模式，這種方式能夠增加在遠端應變的電源電壓，但仍與標準電源值有誤差；有的在現場測量應變電源端的電壓，然后將其作為應變電路的電源值，這種方式需要對每個應變電源端進行電壓測量和記錄，且需要人工維護，自動化程度不聞。
發(fā)明內容本實用新型要解決的技術問題在于提供ー種基于電壓補償的應變采集系統，該基于電壓補償的應變采集系統結構簡單，數據采集精度高。實用新型的技術方案如下ー種基于電壓補償的應變采集系統，包括設置在數據采集端的數據采集器、第一電壓跟隨器、第二電壓跟隨器和基準電源，還包括設置在現場端的應變傳感器；應變傳感器的一端通過第一電壓跟隨器接基準電源的正電壓端；應變傳感器的另一端通過第二電壓跟隨器接基準電源的地；應變傳感器的信號輸出端接數據采集器。所述的應變傳感器為具有應變電阻的橋式應變電路。第一電壓跟隨器和第二電壓跟隨器均為基于運算放大器的電壓跟隨器。有益效果本實用新型針對于應變測量現場線路過長，電源電壓不穩(wěn)定的現象，提出的ー種基于電壓補償的應變采集系統，采用電壓跟隨器保障橋式應變電路的2個供電端的電源與基準電源的電壓一直，電壓跟隨器基于反饋原理，在反饋端電壓發(fā)生變化吋，電壓跟隨器實時對輸出電壓進行調整，從而保證橋式電路的電源端電壓與基準電壓相同，減少了由于電源長線驅動能力不足而帶來的測量誤差，提高應變數據采集的準確度和精度。通過采用常用的屏蔽線和電壓跟隨器，整個系統結構簡單、實用，效果明顯。

圖I是本實用新型的基于電壓補償的應變采集系統的結構示意圖。標號說明R1_第一電阻，R2-第二電阻，R3-第三電阻，R4-應變電阻，Ul-第一運算放大器，U2-第二運算放大器，Vo為應變橋的輸出電壓。
具體實施方式
實施例I :如圖I所示，ー種基于電壓補償的應變采集系統，包括設置在數據采集端的數據采集器、第一電壓跟隨器、第二電壓跟隨器和基準電源，還包括設置在現場端的應變傳感器；應變傳感器的一端通過第一電壓跟隨器接基準電源的正電壓端；應變傳感器的另一端通過第二電壓跟隨器接基準電源的地；應變傳感器的信號輸出端接數據采集器。所述的應變傳感器為具有應變電阻的橋式應變電路。第一電壓跟隨器和第二電壓跟隨器均為基于運算放大器的電壓跟隨器。數據采集器選用ARMTTDMI-S CPU的微控制器。該系統在使用過程中，通過運算放大器將橋式電路的輸入電源正端電壓即反饋電壓與基準電源電壓進行比較，當傳輸線過長，其等效電阻造成遠端電壓下降時，若反饋電壓小于基準電源電壓，則增加電源的驅動能力，使之達到基準電源電壓值，使遠端電橋輸入電 源電壓保持與基準電源一致的電源電壓；同樣通過運算放大器將橋式電路的輸入電源負端即反饋電壓與接地電壓進行比較，當傳輸線過長，其等效電阻造成遠端電壓變化吋，則電壓跟隨器隨之改變輸出電壓，使遠端電橋輸入電源負端電壓保持與接地電壓一致。通過這種遠端電源采集和反饋的模式，使得遠端橋式電路的電源電壓達到穩(wěn)定值，保證應變數據采集的正確性和精度。數據采集器采集到電源穩(wěn)定后的數據，通過模數轉換單元進行轉換，得到應變電阻的阻值，最終得到橋梁應變數據。若基準電壓穩(wěn)定性高，則橋式電路的輸出就能夠精確反映應變電阻的變化，數據采集器采集到該信號后，經換算就可以得到應變電阻的精確變化值，從而保證橋式電路測量的準確性。采用具有足夠驅動能力的電源驅動芯片，如AD780，即便是在遠端電壓下降吋，使得基準電源電壓保持不變。在該系統中運算放大器特性要求低漂移、低偏置、低噪聲，進ー步保證橋式電路應變測量的精度，在本實施例中選取LM258。為了使得采集數據精度更高，在本實例中模數轉換單元選擇24位采樣芯片ADS1246，其自帶I至128倍的放大器。
權利要求1.ー種基于電壓補償的應變采集系統，其特征在于，包括設置在數據采集端的數據采集器、第一電壓跟隨器、第二電壓跟隨器和基準電源，還包括設置在現場端的應變傳感器； 應變傳感器的一端通過第一電壓跟隨器接基準電源的正電壓端；應變傳感器的另一端通過第二電壓跟隨器接基準電源的地；應變傳感器的信號輸出端接數據采集器。
2.根據權利要求I所述的基于電壓補償的應變采集系統，其特征在于，所述的應變傳感器為具有應變電阻的橋式應變電路。
3.根據權利要求I或2所述的基于電壓補償的應變采集系統，其特征在于，第一電壓跟隨器和第二電壓跟隨器均為基于運算放大器的電壓跟隨器。
專利摘要本實用新型涉及一種基于電壓補償的應變采集系統，包括設置在數據采集端的數據采集器、第一電壓跟隨器、第二電壓跟隨器和基準電源，還包括設置在現場端的應變傳感器；應變傳感器的一端通過第一電壓跟隨器接基準電源的正電壓端；應變傳感器的另一端通過第二電壓跟隨器接基準電源的地；應變傳感器的信號輸出端接數據采集器。所述的應變傳感器為具有應變電阻的橋式應變電路。第一電壓跟隨器和第二電壓跟隨器均為基于運算放大器的電壓跟隨器。該基于電壓補償的應變采集系統結構簡單，數據采集精度高。
文檔編號G01L25/00GK202562673SQ20122017098
公開日2012年11月28日 申請日期2012年4月20日 優(yōu)先權日2012年4月20日
發(fā)明者胡柏學, 楊春林, 歐建平, 曾威, 黃浩, 羅陽青, 周斌 申請人:湖南省交通科學研究院, 湖南五舟檢測科技有限公司