本發(fā)明涉及應(yīng)力應(yīng)變(電橋模式)測(cè)量系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種應(yīng)力應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)中應(yīng)變計(jì)連接導(dǎo)線的自動(dòng)修正方法,在應(yīng)變計(jì)連接導(dǎo)線的電阻值獲取后,自動(dòng)修正到準(zhǔn)確的應(yīng)力應(yīng)變值的方法。
背景技術(shù):
近年來(lái),隨著國(guó)防科工的大力發(fā)展,航空航天領(lǐng)域?qū)Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)變應(yīng)力測(cè)試的需求日益增多,從小規(guī)模結(jié)構(gòu)測(cè)試到整機(jī)疲勞分析,應(yīng)變應(yīng)力測(cè)試需求日益增多,應(yīng)變測(cè)點(diǎn)數(shù)量也從幾十上升到成千上萬(wàn),成本高,資源比較浪費(fèi)。
在應(yīng)變測(cè)量時(shí),應(yīng)變計(jì)必須采用導(dǎo)線連接至測(cè)試儀器上,導(dǎo)線電阻將會(huì)影響到最終應(yīng)力應(yīng)變值的準(zhǔn)確性。常規(guī)的導(dǎo)線電阻測(cè)試方法是在儀器內(nèi)增加恒流電路,然后給導(dǎo)線的兩端提供一個(gè)恒流,測(cè)出導(dǎo)線兩端的電壓值,通過(guò)r=u/i計(jì)算得到導(dǎo)線電阻值,這種方法需要相關(guān)硬件電路來(lái)實(shí)現(xiàn),成本高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種應(yīng)力應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)中應(yīng)變計(jì)連接導(dǎo)線的自動(dòng)修正方法,提出了一種無(wú)需增加額外的硬件電路,通過(guò)軟件的方法就可以計(jì)算獲取導(dǎo)線電阻的方法,再通過(guò)軟件自動(dòng)修正到準(zhǔn)確的應(yīng)力應(yīng)變值。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是:提供了一種應(yīng)力應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)中應(yīng)變計(jì)連接導(dǎo)線的自動(dòng)修正方法,在惠斯通電橋其中一個(gè)橋臂上并入一個(gè)固定阻值電阻,固定阻值電阻的電阻值為100k,使用軟件計(jì)算的方法計(jì)算得到導(dǎo)線電阻值,再將獲取的導(dǎo)線電阻值用于應(yīng)力應(yīng)變值的自動(dòng)修正并通過(guò)軟件修正得到準(zhǔn)確的應(yīng)力應(yīng)變值。
在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中,所述的惠斯通電橋橋路方式分1/4橋、半橋和全橋,其中1/4橋和半橋計(jì)算方法相同。
在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中,所述的惠斯通電橋橋路方式為1/4橋、半橋時(shí)導(dǎo)線電阻的計(jì)算方法:
1)閉合開關(guān)k,測(cè)試vi+與vi-之間的電壓值u1,
2)打開開關(guān)k,測(cè)試vi+與vi-之間的電壓值u2,
3)計(jì)算δu=u1-u2,通過(guò)軟件算法計(jì)算獲取導(dǎo)線電阻值,以下是曲線擬合后的公式:
r1、r2、r3一般為120ω,108ω≤rx≤132ω,橋路供電一般為2v時(shí):
r=66559*δu2+66675*δu-40;
r1、r2、r3一般為120ω,108ω≤rx≤132ω,橋路供電一般為5v時(shí):
r=10648*δu2+26668*δu-40;
r1、r2、r3一般為120ω,108ω≤rx≤132ω,橋路供電一般為10v時(shí):
r=2662*δu2+13334*δu-40;
r1、r2、r3一般為350ω,315ω≤rx≤385ω,橋路供電一般為2v時(shí):
r=67099*δu2+66673*δu-116.66;
r1、r2、r3一般為350ω,315ω≤rx≤385ω,橋路供電一般為5v時(shí):
r=10735*δu2+26668*δu-116.67;
r1、r2、r3一般為350ω,315ω≤rx≤385ω,橋路供電一般為10v時(shí):
r=2684*δu2+13334*δu-116.67。
在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中,所述的惠斯通電橋橋路方式為全橋時(shí)導(dǎo)線電阻的計(jì)算方法:
1)開關(guān)k常閉,測(cè)試vi-與0之間的電壓值u1’,
其中:
2)開關(guān)k常閉,測(cè)試vi+與0之間的電壓值u2’,
3)計(jì)算δu’=u1’-u2’,通過(guò)軟件算法計(jì)算獲取導(dǎo)線電阻值,以下是曲線擬合后的公式:
108ω≤rx≤132ω,橋路供電一般為2v時(shí):
r=150730*δu′2+99980*δu′-60;
108ω≤rx≤132ω,橋路供電一般為5v時(shí):
r=24114*δu′2+39989*δu′-60;
108ω≤rx≤132ω,橋路供電一般為10v時(shí):
r=6028*δu′2+19994*δu′-60;
315ω≤rx≤385ω,橋路供電一般為2v時(shí):
r=151420*δu′2+99920*δu′-175;
315ω≤rx≤385ω,橋路供電一般為5v時(shí):
r=24225*δu′2+39965*δu′-175;
315ω≤rx≤385ω,橋路供電一般為10v時(shí):
r=6056*δu′2+19982*δu′-175。
在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中,所述的惠斯通電橋橋路方式為1/4橋、半橋時(shí)應(yīng)力應(yīng)變值的軟件修正的修正公式:
其中,εi為電橋測(cè)量得到的應(yīng)力應(yīng)變值,ε為修正后得到的準(zhǔn)確的應(yīng)力應(yīng)變值。
在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中,所述的惠斯通電橋橋路方式為全橋時(shí)應(yīng)力應(yīng)變值的軟件修正的修正公式:
其中,εi為電橋測(cè)量得到的應(yīng)力應(yīng)變值,ε為修正后得到的準(zhǔn)確的應(yīng)力應(yīng)變值。
本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的應(yīng)力應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)中應(yīng)變計(jì)連接導(dǎo)線的自動(dòng)修正方法,在惠斯通電橋并入一個(gè)100k電阻,僅使用軟件計(jì)算的方法就可以計(jì)算得到導(dǎo)線電阻值,在通過(guò)軟件修正得到準(zhǔn)確的應(yīng)力應(yīng)變值,此方法省去了常規(guī)導(dǎo)線電阻測(cè)量所需的硬件電路,節(jié)約了成本。
附圖說(shuō)明
為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案,下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例,對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講,在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖,其中:
圖1是本發(fā)明中惠斯通電橋?yàn)?/4橋時(shí)導(dǎo)線電阻計(jì)算橋路示意圖;
圖2是本發(fā)明中惠斯通電橋?yàn)榘霕驎r(shí)導(dǎo)線電阻計(jì)算橋路示意圖;
圖3是本發(fā)明中惠斯通電橋?yàn)槿珮驎r(shí)導(dǎo)線電阻計(jì)算橋路示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例,都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
本發(fā)明實(shí)施例包括:
一種應(yīng)力應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)中應(yīng)變計(jì)連接導(dǎo)線的自動(dòng)修正方法,在惠斯通電橋其中一個(gè)橋臂上并入一個(gè)固定阻值電阻,固定阻值電阻的電阻值為100k,使用軟件計(jì)算的方法計(jì)算得到導(dǎo)線電阻值,再將獲取的導(dǎo)線電阻值用于應(yīng)力應(yīng)變值的自動(dòng)修正并通過(guò)軟件修正得到準(zhǔn)確的應(yīng)力應(yīng)變值。
應(yīng)力應(yīng)變測(cè)量時(shí)導(dǎo)線電阻計(jì)算方法,并將獲取的導(dǎo)線電阻值用于應(yīng)力應(yīng)變值的自動(dòng)修正。電橋橋路方式分1/4橋、半橋和全橋,其中1/4橋和半橋計(jì)算方法一樣。
應(yīng)力應(yīng)變值的自動(dòng)修正包含導(dǎo)線電阻的獲取和軟件自動(dòng)修正兩個(gè)過(guò)程,包含以下兩個(gè)步驟:
步驟一:導(dǎo)線電阻值的獲取
電橋橋路方式為1/4橋、半橋時(shí)導(dǎo)線電阻的計(jì)算方法:
1)閉合開關(guān)k,測(cè)試vi+與vi-之間的電壓值u1,
2)打開開關(guān)k,測(cè)試vi+與vi-之間的電壓值u2,
3)計(jì)算δu=u1-u2,通過(guò)軟件算法計(jì)算獲取導(dǎo)線電阻值,以下是曲線擬合后的公式:
r1、r2、r3一般為120ω,108ω≤rx≤132ω,橋路供電一般為2v時(shí):
r=66559*δu2+66675*δu-40;
r1、r2、r3一般為120ω,108ω≤rx≤132ω,橋路供電一般為5v時(shí):
r=10648*δu2+26668*δu-40;
r1、r2、r3一般為120ω,108ω≤rx≤132ω,橋路供電一般為10v時(shí):
r=2662*δu2+13334*δu-40;
r1、r2、r3一般為350ω,315ω≤rx≤385ω,橋路供電一般為2v時(shí):
r=67099*δu2+66673*δu-116.66;
r1、r2、r3一般為350ω,315ω≤rx≤385ω,橋路供電一般為5v時(shí):
r=10735*δu2+26668*δu-116.67;
r1、r2、r3一般為350ω,315ω≤rx≤385ω,橋路供電一般為10v時(shí):
r=2684*δu2+13334*δu-116.67;
電橋橋路方式為全橋時(shí)導(dǎo)線電阻的計(jì)算方法:
1)開關(guān)k常閉,測(cè)試vi-與0之間的電壓值u1’,
其中:
2)開關(guān)k常閉,測(cè)試vi+與0之間的電壓值u2’,
3)計(jì)算δu’=u1’-u2’,通過(guò)軟件算法計(jì)算獲取導(dǎo)線電阻值,以下是曲線擬合后的公式:
108ω≤rx≤132ω,橋路供電一般為2v時(shí):
r=150730*δu′2+99980*δu′-60;
108ω≤rx≤132ω,橋路供電一般為5v時(shí):
r=24114*δu′2+39989*δu′-60;
108ω≤rx≤132ω,橋路供電一般為10v時(shí):
r=6028*δu′2+19994*δu′-60;
315ω≤rx≤385ω,橋路供電一般為2v時(shí):
r=151420*δu′2+99920*δu′-175;
315ω≤rx≤385ω,橋路供電一般為5v時(shí):
r=24225*δu′2+39965*δu′-175;
315ω≤rx≤385ω,橋路供電一般為10v時(shí):
r=6056*δu′2+19982*δu′-175;
步驟二:應(yīng)力應(yīng)變值的軟件修正
1)1/4橋、半橋應(yīng)力應(yīng)變測(cè)量時(shí)修正公式:
2)全橋時(shí)應(yīng)變應(yīng)力測(cè)試時(shí)的修正公式:
其中,εi為電橋測(cè)量得到的應(yīng)力應(yīng)變值,ε為修正后得到的準(zhǔn)確的應(yīng)力應(yīng)變值。
如圖1-3所示,rx為被測(cè)應(yīng)變計(jì),r為導(dǎo)線電阻,r1、r2、r3、r4電阻為標(biāo)準(zhǔn)電阻,其中r1、r2、r3一般為120ω或350ω,r4一般為100k電阻,k為開關(guān),+eg和0為橋路的供電,vi+與vi-為橋路的輸出。
1/4橋、半橋?qū)Ь€電阻測(cè)量時(shí),分別測(cè)得閉合開關(guān)和打開開關(guān)k時(shí)vi+與vi-之間的電壓值u1和u2,計(jì)算δu=u1-u2,通過(guò)軟件算法計(jì)算獲取導(dǎo)線電阻值。全橋?qū)Ь€電阻測(cè)量時(shí),開關(guān)k常閉,分別測(cè)得vi-與0之間的電壓值u1’和vi+與0之間的電壓值u2’,計(jì)算δu’=u1’-u2’。在獲取導(dǎo)線電阻值后,通過(guò)軟件自動(dòng)修正到準(zhǔn)確的應(yīng)力應(yīng)變值。
綜上所述,本發(fā)明的應(yīng)力應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)中應(yīng)變計(jì)連接導(dǎo)線的自動(dòng)修正方法,在惠斯通電橋并入一個(gè)100k電阻,僅使用軟件計(jì)算的方法就可以計(jì)算得到導(dǎo)線電阻值,在通過(guò)軟件修正得到準(zhǔn)確的應(yīng)力應(yīng)變值,此方法省去了常規(guī)導(dǎo)線電阻測(cè)量所需的硬件電路,節(jié)約了成本。
以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例,并非因此限制本發(fā)明的專利范圍,凡是利用本發(fā)明說(shuō)明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換,或直接或間接運(yùn)用在其它相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域,均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。