[发明专利]一种用于风洞应变天平信号测量的前置放大器及校准测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对风洞应变天平信号测量使用的放大器。更具体地说，本发明涉及一种用于风洞应变天平信号测量的前置放大器。

背景技术

目前的现有技术书中，风洞试验天平信号测量采用的方法和设备主要有两种，其中一种是采用前置放大器结合后端数据采集终端进行测量，另外一种是直接通过后端数据采集终端来实现信号的放大、滤波、采集测量。

但是现有的测量设置测量精度不高、抗干扰能力不强。随着国家风洞试验高、精、尖技术的不断发展，对风洞试验测试功能和性能要求越来越高，对测试设备的要求也越来越高，以往的测试手段已远远不能满足高性能风洞试验的要求，已跟不上科技快速的发展步伐。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供提供一种用于风洞应变天平信号测量的前置放大器，其使得具有测量精度高、抗干扰能力强、安全系数更高的优点。

本发明还有一个目的是提供一种前置放大器的校准方法，提高后期数据采集终端的测量精度。

本发明还有一个目的是通过前置放大器测量风洞应变天平信号的测量方法，其基于对前置放大器各放大信号通道的校准，以实现最终测量结果更加精确的目的。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种用于风洞应变天平信号测量的前置放大器，所述风洞应变天平信号基于设置在风洞中的应变天平产生，包括：

放大电路板，其具有8个信号放大通道，且每个通道均设置有对所述测量信号进行放大的调理电路；

直通电路板，其具有8个信号直通通道；

其中，所述放大电路板、直通电路板上还分别设置有用于连接至应变天平的输入连接器P1、用于连接至数据采集终端的输出连接器P2。

优选的是，其中，所述调理电路包括：

输入放大电路，其与所述应变天平的信号输出端连接，用以对接收的应变天平电压信号进行高频滤波放大后输出单端电压信号；

低通有源滤波电路，其与所述输入放大电路连接，用以对接收到的单端电压信号中的测量噪声进行降低后输出；

差分输出电路，其与所述低通有源滤波电路连接，用以将接收到的经降噪处理后单端电压信号进行两倍放大并转换成差分信号输出。

优选的是，其中，所述输入放大电路包括仪表放大器以及电连接至其输入端的阻容滤波电路，所述阻容滤波电路的输入端与应变天平的信号输出端连接，所述仪表放大器由单片集成芯片U1和增益电阻Rg组成增益为100的放大电路。

优选的是，其中，所述低通有源滤波电路的输入端与所述仪表放大器的输出端连接，且所述低通有源滤波电路为10Hz的四阶巴特沃斯低通滤波器，所述四阶巴特沃斯低通器由两个串联的二阶巴特沃斯低通滤波电路组成。

优选的是，其中，所述差分输出电路由两个并联至所述低通滤波电路输出端的同向运算放大器U3A和反向运算放大器U3B组成，以实现单端到差分的转换以及两倍的放大。

优选的是，其中，所述应变天平为六分量的应变天平构成的全桥电路，所述全桥电路的信号输出端、供电端分别通过输入连接器P1与放大电路板、直通电路板通信连接，所述信号输出端包括向各通道输出差分电压信号的正端Vin+和负端VIN-，所述供电端包括全桥电路的正端VCC和负端AGND。

优选的是，其中，所述输入连接器P1、输出连接器P2连接端的内壁具有间隔距离不同的两个凹槽，其中

所述输入连接器P1为应变天平信号测量提供输入接口，其包括与放大电路板连接的第一输入连接器Xs1和直通电路板连接的第二输入连接器Xs2，其内分别设置被测天平信号各通道输入引脚，被测天平桥压输入、反馈引脚以及接地引脚，所述第二输入连接器Xs2内还设置有放大供电输入引脚；

所述输出连接器P2为数据采集终端提供信号输出接口，其包括放大端输出连接器XS3和直通端输入连接器Xs4，其内分别设置有各通道信号输出引脚，被测天平桥压输入、反馈引脚以及接地引脚。

优选的是，其中，还包括设置在所述放大电路板、直通电路板外侧以实现其与其它机构电气隔离的绝缘隔离板。

一种前置放大器各信号放大通道的校准方法，包括：

步骤一、在所述放大电路板的输入连接器端向所述8个信号放大通道中的每个通道输入i个模拟应变天平信号Ei，然后在输出连接器端输出经每个信号放大通道放大后的i个电压值X_i，其中所述模拟应变天平信号Ei为电压值在-50～50毫伏的直流信号；