[发明专利]一种宽阻值范围电阻应变传感器的应变测试归零电路

权利要求书

1.一种宽阻值范围电阻应变传感器的应变测试归零电路，其特征在于，包括：

与应变传感器连接的可调电桥；

所述可调电桥的输出端依次连接前置级差分放大电路、二级放大与模数转换电路和微控制器；

所述可调电桥包括常规电桥电路和电桥调平电路，所述电桥调平电路串联在常规电桥电路中的两个相对的桥臂之间；

所述微控制器控制连接所述电桥调平电路的控制端；

所述微控制器还连接有用于抑制电桥调平后的分辨率限制和测试信号非零位的硬件归零，所述硬件归零与所述前置级差分放大电路的参考电压端连接；

所述硬件归零包括与所述微控制器连接的数模转换器，所述数模转换器的输出端连接所述前置差分级放大电路的参考端，所述硬件归零的实现方法为：

1)初始状态下前置级差分放大器的参考电压为0V，测量并计算此时的前置级差分放大器的输出值由初始状态下微控制器采集到的电压信号为此时二级放大的增益为A₂；通过公式计算得到硬件归零前的前置级差分放大器的输出值即：

2)通过硬件归零输出一个归零电压U_AjZ，并将归零电压U_AjZ输出到前置级差分放大器的参考电压：

计算归零电压U_AjZ的过程为：

其中：为积分初始值，数值上为测试启动归零时刻采集到的前置差分放大器的输出值即e(t)为设定的归零应变值U_0s与尚未完全归零时的应变值U₀的差值，e(t)＝U_0s(t)-U₀(t)；K_P、T_i与T_d为调节归零效率的调节值。

2.根据权利要求1所述的一种宽阻值范围电阻应变传感器的应变测试归零电路，其特征在于，所述常规电桥电路由电阻R₂、电阻R₃和电阻R₄构成，所述应变传感器的第一端依次连接电阻R₂、电阻R₃和所述电桥调平电路的第一端，电桥调平电路的第二端连接电阻R₄，电阻R₄与应变传感器的第二端连接，所述电桥调平电路包括并联的调平电阻R_p和数字电位计R_W，数字电位计R_W中控制电位器位置的抽头与所述微控制器连接，数字电位计R_W的抽头、应变传感器与电阻R₂之间的节点分别连接所述前置级差分放大电路的差分输入端。

3.根据权利要求2所述的一种宽阻值范围电阻应变传感器的应变测试归零电路，其特征在于，所述微控制器与数字电位计R_W的抽头通过SPI总线通讯连接。

4.根据权利要求2所述的一种宽阻值范围电阻应变传感器的应变测试归零电路，其特征在于，所述电桥调平电路中数字电位计R_W和调平电阻R_p的确定方法为：

步骤S100：调平电阻R_p的初值确定为应变传感器阻值偏离应变传感器典型特征值R_t的最大偏差值ΔR₁的2倍，即

步骤S200：确定数字电位计R_W的档位要求：其中，N_W为数字电位计R_W的最大档位数量，数字电位计R_W可确定为：R_W＝20·R_p，满足R_W数值上远高于调平电阻R_p；

步骤S300：优化计算数字电位计R_W和调平电阻R_p，直至调平范围与调平分辨率满足应变测试归零要求。