應力應變測量系統中應變計連接導線的自動修正方法與流程
本發明涉及應力應變(電橋模式)測量系統的技術領域，尤其涉及一種應力應變測量系統中應變計連接導線的自動修正方法，在應變計連接導線的電阻值獲取后，自動修正到準確的應力應變值的方法。
背景技術：
近年來，隨著國防科工的大力發展，航空航天領域對結構設計應變應力測試的需求日益增多，從小規模結構測試到整機疲勞分析，應變應力測試需求日益增多，應變測點數量也從幾十上升到成千上萬，成本高，資源比較浪費。
在應變測量時，應變計必須采用導線連接至測試儀器上，導線電阻將會影響到最終應力應變值的準確性。常規的導線電阻測試方法是在儀器內增加恒流電路，然后給導線的兩端提供一個恒流，測出導線兩端的電壓值，通過r＝u/i計算得到導線電阻值，這種方法需要相關硬件電路來實現，成本高。
技術實現要素：
本發明主要解決的技術問題是提供一種應力應變測量系統中應變計連接導線的自動修正方法，提出了一種無需增加額外的硬件電路，通過軟件的方法就可以計算獲取導線電阻的方法，再通過軟件自動修正到準確的應力應變值。
為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是：提供了一種應力應變測量系統中應變計連接導線的自動修正方法，在惠斯通電橋其中一個橋臂上并入一個固定阻值電阻，固定阻值電阻的電阻值為100k，使用軟件計算的方法計算得到導線電阻值，再將獲取的導線電阻值用于應力應變值的自動修正并通過軟件修正得到準確的應力應變值。
在本發明一個較佳實施例中，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橋和半橋計算方法相同。
在本發明一個較佳實施例中，所述的惠斯通電橋橋路方式為1/4橋、半橋時導線電阻的計算方法：
1)閉合開關k，測試vi+與vi-之間的電壓值u1，
2)打開開關k，測試vi+與vi-之間的電壓值u2，
3)計算δu＝u1-u2，通過軟件算法計算獲取導線電阻值，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：
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：
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：
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：
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：
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：
r＝2684*δu2+13334*δu-116.67。
在本發明一個較佳實施例中，所述的惠斯通電橋橋路方式為全橋時導線電阻的計算方法：
1)開關k常閉，測試vi-與0之間的電壓值u1’，
其中：
2)開關k常閉，測試vi+與0之間的電壓值u2’，
3)計算δu’＝u1’-u2’，通過軟件算法計算獲取導線電阻值，以下是曲線擬合后的公式：
108ω≤rx≤132ω，橋路供電一般為2v時：
r＝150730*δu′2+99980*δu′-60；
108ω≤rx≤132ω，橋路供電一般為5v時：
r＝24114*δu′2+39989*δu′-60；
108ω≤rx≤132ω，橋路供電一般為10v時：
r＝6028*δu′2+19994*δu′-60；
315ω≤rx≤385ω，橋路供電一般為2v時：
r＝151420*δu′2+99920*δu′-175；
315ω≤rx≤385ω，橋路供電一般為5v時：
r＝24225*δu′2+39965*δu′-175；
315ω≤rx≤385ω，橋路供電一般為10v時：
r＝6056*δu′2+19982*δu′-175。
在本發明一個較佳實施例中，所述的惠斯通電橋橋路方式為1/4橋、半橋時應力應變值的軟件修正的修正公式：
其中，εi為電橋測量得到的應力應變值，ε為修正后得到的準確的應力應變值。
在本發明一個較佳實施例中，所述的惠斯通電橋橋路方式為全橋時應力應變值的軟件修正的修正公式：
其中，εi為電橋測量得到的應力應變值，ε為修正后得到的準確的應力應變值。
本發明的有益效果是：本發明的應力應變測量系統中應變計連接導線的自動修正方法，在惠斯通電橋并入一個100k電阻，僅使用軟件計算的方法就可以計算得到導線電阻值，在通過軟件修正得到準確的應力應變值，此方法省去了常規導線電阻測量所需的硬件電路，節約了成本。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖，其中：
圖1是本發明中惠斯通電橋為1/4橋時導線電阻計算橋路示意圖；
圖2是本發明中惠斯通電橋為半橋時導線電阻計算橋路示意圖；
圖3是本發明中惠斯通電橋為全橋時導線電阻計算橋路示意圖。
具體實施方式
下面將對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發明保護的范圍。
本發明實施例包括：
一種應力應變測量系統中應變計連接導線的自動修正方法，在惠斯通電橋其中一個橋臂上并入一個固定阻值電阻，固定阻值電阻的電阻值為100k，使用軟件計算的方法計算得到導線電阻值，再將獲取的導線電阻值用于應力應變值的自動修正并通過軟件修正得到準確的應力應變值。
應力應變測量時導線電阻計算方法，并將獲取的導線電阻值用于應力應變值的自動修正。電橋橋路方式分1/4橋、半橋和全橋，其中1/4橋和半橋計算方法一樣。
應力應變值的自動修正包含導線電阻的獲取和軟件自動修正兩個過程，包含以下兩個步驟：
步驟一：導線電阻值的獲取
電橋橋路方式為1/4橋、半橋時導線電阻的計算方法：
1)閉合開關k，測試vi+與vi-之間的電壓值u1，
2)打開開關k，測試vi+與vi-之間的電壓值u2，
3)計算δu＝u1-u2，通過軟件算法計算獲取導線電阻值，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：
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：
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：
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：
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：
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：
r＝2684*δu2+13334*δu-116.67；
電橋橋路方式為全橋時導線電阻的計算方法：
1)開關k常閉，測試vi-與0之間的電壓值u1’，
其中：
2)開關k常閉，測試vi+與0之間的電壓值u2’，
3)計算δu’＝u1’-u2’，通過軟件算法計算獲取導線電阻值，以下是曲線擬合后的公式：
108ω≤rx≤132ω，橋路供電一般為2v時：
r＝150730*δu′2+99980*δu′-60；
108ω≤rx≤132ω，橋路供電一般為5v時：
r＝24114*δu′2+39989*δu′-60；
108ω≤rx≤132ω，橋路供電一般為10v時：
r＝6028*δu′2+19994*δu′-60；
315ω≤rx≤385ω，橋路供電一般為2v時：
r＝151420*δu′2+99920*δu′-175；
315ω≤rx≤385ω，橋路供電一般為5v時：
r＝24225*δu′2+39965*δu′-175；
315ω≤rx≤385ω，橋路供電一般為10v時：
r＝6056*δu′2+19982*δu′-175；
步驟二：應力應變值的軟件修正
1)1/4橋、半橋應力應變測量時修正公式：
2)全橋時應變應力測試時的修正公式：
其中，εi為電橋測量得到的應力應變值，ε為修正后得到的準確的應力應變值。
如圖1-3所示，rx為被測應變計，r為導線電阻，r1、r2、r3、r4電阻為標準電阻，其中r1、r2、r3一般為120ω或350ω，r4一般為100k電阻，k為開關，+eg和0為橋路的供電，vi+與vi-為橋路的輸出。
1/4橋、半橋導線電阻測量時，分別測得閉合開關和打開開關k時vi+與vi-之間的電壓值u1和u2，計算δu＝u1-u2，通過軟件算法計算獲取導線電阻值。全橋導線電阻測量時，開關k常閉，分別測得vi-與0之間的電壓值u1’和vi+與0之間的電壓值u2’，計算δu’＝u1’-u2’。在獲取導線電阻值后，通過軟件自動修正到準確的應力應變值。
綜上所述，本發明的應力應變測量系統中應變計連接導線的自動修正方法，在惠斯通電橋并入一個100k電阻，僅使用軟件計算的方法就可以計算得到導線電阻值，在通過軟件修正得到準確的應力應變值，此方法省去了常規導線電阻測量所需的硬件電路，節約了成本。
以上所述僅為本發明的實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其它相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。
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