[实用新型]一种数据同步传输及反向控制的装置

说明书

本专利涉及一种数据同步传输及反向控制的装置，包括两大部分，分别为同步传输系统和反向控制系统。其中，同步传输系统包括前置信号处理电路和模数转换器；反向控制系统包括计算机、数模转换器和后置信号处理电路。本专利的有益效果是可以实现实体到计算机模型的同步数据传输，以及由改变模型参数来控制实体的变形状态，从而可事实动态地监测物体的变形状态。

技术领域

本发明涉及电气工程和岩土工程领域，具体地说，涉及一种能够实现待测物体与计算机之间同步数据传输及处理装置的信号放大电路。

背景技术

随着计算机技术在岩土工程领域的普遍应用，能够有效利用计算机技术来协助监测岩体在受力过程中的应力应变情况就显得尤为重要。利用现有的理论知识和电路元件来完成这一想法就变得简单了。

电阻式应变传感器的工作原理，由于金属体都有一定的电阻，电阻值因金属的种类而异。同样的材料，越细或越薄，则电阻值越大。当加有外力时，金属若变细变长，则阻值增加；若变粗变短，则阻值减小。如果发生应变的物体上安装有金属电阻，当物体伸缩时，金属体也按某一比例发生伸缩，因而电阻值产生相应的变化，从而利用已知转换关系将应变信号转换成电信号。但仍存在缺点，所输出的电信号为非线性的，微弱的电压信号，需要利用放大电路进行补偿放大。电阻应变花贴在待测弹性体的待测位置能够测得该弹性体在受力过程中一点的应变状态。

当弹性元件受力发生变形时，其上的应变片就随之发生变形，并导致电阻改变，测量电路测出应变片电阻变化并变换为与外力大小成比例的电信号输出，传输到下一级的放大电路。其转换关系为如下关系是：ΔR为电阻变化率，κ为灵敏系数，ε为应变值。

集成运算放大器，是一种电压放大倍数很大的直接耦合的多级放大电路，输入电阻很大，输出电阻小，零点漂移小，抗干扰能力强，可靠性高，体积小，耗电少的通用电子器件。本发明采用反相比例运算电路，将微弱的电压信号作为输入信号u₁经电阻R₁引入到反相输入端，同向输入端经电阻R₂接地，反馈电阻R_F引入电压并联负反馈。该电路的闭环放大倍数为优点是引入的共模信号小。

模数转换器，指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件。通常的模数转换器是将一个输入电压信号转换为一个输出的数字信号。由于数字信号本身不具有实际意义，仅仅表示一个相对大小。故任何一个模数转换器都需要一个参考模拟量作为转换的标准，比较常见的参考标准为最大的可转换信号大小。而输出的数字量则表示输入信号相对于参考信号的大小。

数模转换器，又称D/A转换器，简称DAC，它是把数字量转变成模拟的器件。由计算机处理过后的数字信号必须通过数模转换器再转换为模拟信号，才能控制驱动装置以实现对被控制对象的控制。

现阶段的各项技术均已逐渐成熟，只是缺少对各个部分的有机整合，因此，基于现有技术，本专利提出数据同步传输及反向控制的设想，并使之成为一种完备的装置。

发明内容

由于国内现有的监测技术还无法做到实现物体和计算机之间同步监测和反向控制，只能实现将物体的力学参数传输到计算机进行处理，而无法实现计算机对物体的反向控制，所以，本发明要解决的问题就是填补数据的同步传输及反向控制的技术空白。

具体涉及技术及原理包括：1)反相比例运算电路对微弱电信号的放大原理；2)数模转换器和模数转换器的基本原理；3)电阻式应变传感器的测量原理。