一種多通道微應變數據采集系統用信號處理單元的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及儀器檢測領域的一種多通道微應變數據采集系統用信號處理單元。
【背景技術】
[0002]工程建筑、橋梁、水庫大壩等領域由于地質條件、自然環境等因素的復雜性，人們在認識上尚有一定的局限性，還不能在設計中預見所有的工程安全問題，從而難免潛在的安全風險，很多失事工程一般要經歷從性態變化而導致惡化過程，因此工程安全監測是及時發現工程隱患的一種有效方法。通過儀器監測和人工巡視檢查，對工程進行系統的監測和測試，可以及時獲得工程安全的有關信息，早期發現工程癥狀，從而采取對策，確保工程安全。因此在工程建筑、橋梁、水庫大壩等領域等工程建立安全監測系統，對工程進行全過程的監測是十分必要的。而微應變更是工程地基監測的一個重要環節。目前多通道微應變數據采集系統目前普遍采用LVDT傳感器進行信號的采集。多通道微應變數據采集系統用信號采集單元普遍采用相敏檢波方式進行對LVDT傳感器輸出的信號進行處理。
[0003]目前，采用相敏檢波方式的處理芯片主要有，亞諾德的AD598芯片、AD698芯片等，通過與LVDT傳感器的集成，可以方便地實現對LVDT傳感器輸出信號的檢測，但是這類芯片成本高昂，而且造成LVDT傳感器的輸出信號的頻率和幅度的穩定性無法通過外電路加以干涉，因此其測量精度有限，且其適應的振幅范圍有限。
[0004]若采用分立集成電路實現相敏檢波，在處理類似LVDT傳感器輸出的雙端信號時，會導致處理電路極其復雜。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是為了克服現有技術的不足，提供一種一種多通道微應變數據采集系統用信號處理單元，其電路簡單，并可以多通道工程微應變數據采集系統測量結果的準確性。
[0006]實現上述目的的一種技術方案是:一種多通道工程微應變數據采集系統用信號處理單元，包括零溫漂儀器放大器、低溫漂集成運算放大器和真有效值集成電路，其特征在于:
[0007]所述零溫漂儀器放大器上設有+INAl引腳，RGl引腳，RG2引腳、-1NAl引腳、VCCl引腳、OUTl引腳、REFl引腳和VSSl引腳，其中所述+INAl引腳和所述-1NAl引腳之間連接有第一電容Cl，用以接收雙端正弦信號；所述RGl引腳和所述RG2引腳之間連接有依次串聯的第一可調電阻，第一電阻和第一正溫度系數線性熱敏元件；所述VCCl引腳連接+3.0V電源端，所述VSSl引腳連接-3.0V電源端，所述REFl引腳接地，所述OUTl引腳為所述零溫漂儀器放大器的輸出端，連接第二電阻R2，輸出單端正弦信號；
[0008]所述低溫漂集成運算放大器的反向輸入端與所述第二電阻之間連接有第二電容，接收所述的單端正弦信號，所述第二電阻R2的第二端部還連接有接地的第三電阻，低溫漂集成運算放大器的同向輸入端是接地的；所述第二電阻與所述低溫漂集成運算放大器的輸出端之間還連接有第三電容，所述低溫漂集成運算放大器的輸出端與反向輸入端之間還連接有第四電阻R4;
[0009]所述真有效值集成電路上設有CCF引腳、CAVG引腳、SUM引腳、RMS引腳、IBFOUT引腳、IBFIN-引腳、IBFIN+引腳、IGND引腳、IBFGN引腳、OGND引腳、VSS2引腳、0UT2引腳、OBFIN+引腳、OBFIN-引腳、OBFOUTI引腳、0BF0UT2引腳、IBFV引腳和VCC2引腳；
[0010]所述VSS2引腳連接-5V電源端，所述IGND引腳和所述OGND引腳同時接地，所述IBFIN+引腳通過第五電阻接地，所述IBFIN+引腳與所述低溫漂集成運算放大器的輸出端之間連接有第四電容和觸動開關TPLl，所述IBFOUT引腳與IBFIN-引腳短接，所述RMS引腳與所述IBFIN-引腳連接有第一極性電容CF1，所述第一極性電容CFl的正極連接所述RMS引腳，所述第一極性電容CFl的負極連接所述IBFIN-引腳；
[0011]所述0BF0UT2引腳、所述IBFV引腳和VCC2引腳同時連接+5V電源端，所述CCF引腳通過第五電容C5連接+5V電源端、所述CAVG引腳通過相互并聯設置的第六電容C6和第二極性電容CF2連接+5V電源端；
[0012]所述0UT2引腳和所述OBFIN+引腳同時通過第三極性電容CF3接地；
[0013]所述OBFIN-引腳和所述OBFOUTI引腳同時連接有第六電阻R6，形成所述真有效值集成電路的輸出端，輸出與正弦信號的幅度成正比的直流信號，所述第六電阻通過相互并聯的第七電阻和第四極性電容接地。
[0014]進一步的，所述零溫漂儀器放大器為德州儀器的INA333型放大器。
[0015]進一步的，所述低溫漂集成運算放大器為亞諾德的0PA2188放大器。
[0016]進一步的，所述真有效值集成電路采用亞諾德的AD8436單片機。
[0017]采用了本發明的本發明的一種多通道工程微應變數據采集系統用信號處理單元的技術方案，通過對基準電壓為正負3.0V，并采用正溫度系數線性熱敏元件的零溫漂儀器放大器對LVDT傳感器輸出的信號進行雙端轉單端及初步放大處理；通過低溫漂集成運算放大器對所述零溫漂儀器放大器輸出的單端正弦信號由進行諧波抑制和濾波，經過濾波處理后的單端正弦信號通過真有效值集成電路變換為與LVDT傳感器輸出的雙端正弦信號的幅度成正比的直流信號。其技術效果是:電路簡單，對LVDT傳感器輸出的雙端正弦信號的振幅范圍的限制少，保證了多通道工程微應變數據采集系統測量結果的準確性。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明的一種多通道微應變數據采集系統用信號處理單元的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0019]請參閱圖1，本發明的發明人為了能更好地對本發明的技術方案進行理解，下面通過具體地實施例，并結合附圖進行詳細地說明:
[0020]本發明的一種多通道工程微應變數據采集系統用信號處理單元包括零溫漂儀器放大器1、低溫漂集成運算放大器2和真有效值集成電路3。其中零溫漂儀器放大器I采用了德州儀器的INA333型放大器、低溫漂集成運算放大器2采用了亞諾德的0PA2188放大器，高精度真有效值集成電路3采用了亞諾德的AD8436單片機，本發明的一種多通道工程微應變數據采集系統用信號處理單元用以實現在設定的參數下對32路LVDT傳感器定時采樣、處理 LVDT 傳感器的米樣數據。LVDT(Linear Variable Differen-tial Transformer)傳感器又稱為是線性可變差動變壓器式傳感器。
[0021]本發明的一種多通道工程微應變數據采集系統用信號處理單元對LVDT傳感器輸出的雙端正弦信號進行如下的處理。
[0022]首先，通過零溫漂儀器放大器I對該信號進行雙端轉單端，以及初步放大處理；為了盡最大可能保證測量精度，零溫漂儀器放大器I采用了正負3.0V基準電壓供電；為了進一步補償環境溫度的影響，在零溫漂儀器放大器I的增益調節環境中采用了正溫度系數線性熱敏元件。
[0023]再則，經零溫漂儀器放大器I處理后的單端正弦信號由低溫漂集成運算放大器2進行諧波抑制和濾波。低溫漂集成運算放大器2起到了多重反饋帶通濾波器的作用。
[0024]然后，經過濾波處理后的單端正弦信號通過真有效值集成電路3變換為與LVDT傳感器輸出的雙端正弦信號的幅度成正比的直流信號。
[0025]本發明的一種多通道工程微應變數據采集系統用信號處理單元中，真有效值集成電路3采用的AD8436單片機是在動態范圍、溫度漂移、檢測精度、頻響寬度等方面具有最高水準的專用集成電路，也是目前業界唯一的真有效值變換集成電路。經真有效值集成電路3處理后輸出的直流信號經微處理器(圖中未顯示)進行AD轉換后，得到真實的LVDT傳感器輸出響應信號。所述的微處理器采用的是意法半導體的STC12C5630單片機。
[0026]本發明的一種多通道工程微應變數據采集系統用信號處理單元如圖1所示，零溫漂儀器放大器I上設有+INAl引腳，RGl引腳和RG2引腳、-1NAl引腳、VCCl引腳、OUTl引腳、REFl引腳和VSSl引腳，其中+INAl引腳和-1NAl引腳之間連接有第一電容Cl，構成本發明的一種多通道工程微應變數據采集系統用信號處理單元的輸入端，也是零溫漂儀器放大器I的輸入端，用以接收所述LVDT傳感器輸出的雙端正弦信號，RGl引腳。RG2引腳之間連接有依次串聯的第一可調電