4。1  取得的成果 25

4。2  存在不足与改进设想 25

参考文献 28

致  谢 28

附录 29

1  绪论

1。1 课题研究背景

通过理论计算和实验分析可以解决工程领域中的力学问题。电阻应变仪是广 泛应用于测量试件的仪器设备。在航天航空、机械制造、交通运输等自然科学工 程领域，测试技术的高低成为衡量国家科技实力水平的重要标志之一。如今的产 品技术日趋多元化和集成化和市场对成本和时效的要求，传统仪器无法提供适合 满足现代产品的实际测试要求。数据自动采集分析处理和计算机的智能化，加快 了力学科学研究的进程提高了研究工作的效率和质量，解决了现代工程领域的诸 多问题。

压力检测与控制是生产制造检测等领域重要参数之一。压力影响物料平衡和 化学反应速度，也就影响着化学反应过程是否正常运行；压力还能检测出生产设 备是否因过压而引起破坏或者爆炸保证其安全生产。不仅在工业安全生产方面需 要对研究对象准确有效的测量，在其他工程领域也有广泛地应用。随着集成电路 和智能仪器的发展，使得压信号采集控制分析处理又计算机完成性能上得到新的 飞跃。

1。2 应变仪发展现状

不同领域不同类型的电阻应变仪一般分为静态应变仪和动态应变仪。静态应 变仪是指当被测量物体是处于静止或者低频状态下。信号的放大电路特点是输入 阻抗高、输出阻抗低和温度漂移小，模数转换芯片需要分辨率高、精度高和线性 度高。动态应变仪是指被测试件是处于动态变换状态，基本要求是精度高和温度 漂移小，还需要测量频带宽。放大电路需要功耗小、驱动能力强、纹波电压小和 能自动平衡等功能。

传统的应变仪采用的是电容平衡，采用交流电桥，不易实现电桥测量的自动 模式切换与自动标定，应变片与接线盒的连接的长导线与采用的机械式结构等都 会影响数据测量精度，功耗大体积庞大不易携带。逐点测量不易得到试件构件的 分布变场。一般只能测得表面的应变，内部的应变难以测得。

国内静态应变仪中大都采用直流桥路，动态应变仪中大都直流供电，采样频 率高，结构简单。国内比较具有代表性的公司有东华测试和公司有北戴河兰德， 国外制作电阻应变仪好的公司有美国的 NEFF 和东京测试等。表 1-1 流出了国内 外电阻应变仪参数性能比较。

1。3 论文研究的内容

目前的静动态电阻应变仪朝着高精度、易携带、智能化等方向发展。本论文 旨在设计一个单片机为控制核心，通过电阻应变片为传感器的压力检测仪器。

（1） 电桥测量模式的研究

（2） 确定系统软硬件设计

（3） 设计总结并提出改进设想

2 系统硬件设计

在应变测量系统中，信号微弱，容易受到各种干扰的影响，为了做到精度高， 稳定性好，一般采用直流电桥测量模式、放大电路、滤波电路、AD 转换电路将 数字信号传入到单片机进行分析处理，并在液晶上显示压力测试结果。压力检测 系统由以下网络组成。如图 2-1 所示：

图 2-1  系统信号流程图

2。1 单片机 C51

2。1。1 单片机简介

选择该芯片是因为之前的单片机课程设计都是用 51 单片机加上 51 能满足该 系统的性能参数要求。51 单片机是 8 位 CPU，单一+5V 供电，双列直插 40 位引 脚。