CN202676365U - 一种薄膜压力测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种薄膜压力测试系统，其包括薄膜压力传感单元，其特征在于：所述系统还包括运算放大调制单元，所述调制单元将所述传感单元感测的压力信号线性化并输出为标准0-5V电压信号。所述调制单元能使得该系统便于输出标准0-5V电压信号，以有效利用已有的0-5V或4-20mA等信号采集单元，兼容性和扩展性良好，配合滤波单元时具备优异的抗干扰性能。实际应用中，该系统可以多系统联机，甚至扩展至128通道，如果进一步配合多通道适配单元，最高甚至可达1000通道同时测试，从而具备了很强的多通道测试能力。

Description

一种薄膜压力测试系统

技术领域

本实用新型涉及一种压力测试系统，特别涉及一种薄膜压力测试系统。 

背景技术

目前，在机械、电子、土木、工程力学、生物力学等领域中，为了不断改进各类产品，使之更加耐用，要对产品的结构特性和受力性能通过测试来优化其性能。对于很小间距或者接触面的受力状况，现有技术主要面临如下困难：目前常规的测力系统，其测力传感器都比较厚（1mm以上），且材质坚硬（通常为金属材质），如果将其用于测量接触压力，将导致测试环境变化，使得测试值不准确。虽然现有技术中出现了使用薄膜压力传感器来克服上述问题，但是现有的薄膜压力测试系统只能通过USB接口连接数值处理单元或扩展，无法兼容到用户其他的数据采集终端，并且最多只能测量16通道的数据，其抗干扰性能、扩展性，以及多通道性能均较差。此外，现有薄膜压力测试系统由于只能通过USB接口，而实际应用中USB线缆最大只能延长至3米左右，这也不利于测量和数据处理。再次，现有薄膜压力测试系统没有配备专用的标定装置，依然采用砝码标定，导致标定结果准确性较低，不便于有效验证测试结果。 

实用新型内容

为了解决上述一个或多个技术问题，本实用新型采用以下方案： 

一种薄膜压力测试系统，其包括薄膜压力传感单元，所述系统还包括运算放大调制单元，所述调制单元将所述传感单元感测的压力信号线性化并输出为标准0-5V电压信号。 

其中，所述调制单元包括可变电阻，其阻值依据传感单元的量程和型号而定。 

其中，所述调制单元包括滤波单元。 

其中，所述系统还包括联机测试单元，所述联机测试单元使得多个所述系统联机测试。 

其中，所述系统还包括信号采集单元，所述采集单元用来采集所述调制单元输出的电压信号。 

其中，所述采集单元为0-5V或4-20mA信号采集单元。 

其中，所述系统还包括多通道适配单元，所述调制单元经多通道适配单元连 接到所述采集单元。 

其中，所述系统还包括A/D转换单元和数值处理单元，所述采集单元经A/D转换单元连接到数值处理单元。 

本实用新型提供的一种薄膜压力测试系统，在实际应用中，该系统可以多系统联机，甚至扩展至128通道，如果进一步配合多通道适配单元，最高甚至可达1000通道同时测试，从而具备了很强的多通道测试能力。 

附图说明

图1为本实用新型中的测试系统的一个实施例的结构示意图； 

图2为本实用新型中的标定装置的一个实施例的结构示意图； 

图3为本实用新型中的标定装置的一个实施例中夹具的主视图和俯视图。 

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。 

参见图1，如下所述实施例公开了一种薄膜压力测试系统，其包括薄膜压力传感单元，其特征在于：所述系统还包括运算放大调制单元，所述调制单元将所述传感单元感测的压力信号线性化并输出为标准0-5V电压信号。 

就上述实施例而言，所述运算放大调制单元有效利用了运放单元的线性化应用，将所述调制单元用于薄膜压力传感单元，不仅实现了薄膜压力传感单元输出信号的线性化，而且实现了标准0-5V电压信号的转变，而标准0-5V信号很容易用于后期各种测量需求，这就使得本实施例能有效解决现有技术仅依靠USB接口而带来的系统兼容性低的技术缺陷。本实用新型的创新性并不在于提出一种新的运放单元线性化电路或者利用运放单元实现标准0-5V电压输出，正如本领域技术人员所知的那样，现有技术中存在多种运放单元线性化电路或者利用运放单元实现标准0-5V电压输出的技术手段。另外，通过导线连接传感器，传感器可以距离调制器最远100-1000米以上的距离接入调制器，实现了传感器的延长性。 

在另一实施例中，所述调制单元包括可变电阻，其阻值依据传感单元的量程和型号而定。举例而言，传感单元的激励电压取1-5V时，根据不同量程和型号的传感单元，可变电阻调节时可以看作是运放增益电阻，其阻值可以在0.1-100k 之间可调。从本质上讲，阻值其实依据传感单元的线性化需求而定。 

在另一实施例中，所述调制单元包括滤波单元。滤波方面，现有技术中有硬件滤波和软件滤波，这都可以根据需要而采用。滤波单元无疑能够增强该实施例所述系统的抗干扰性，这一点要比现有技术中仅用USB线缆而好得多。 

在另一实施例中，所述系统还包括联机测试单元，所述联机测试单元使得多个所述系统联机测试。这样一来，多个所述系统，特别是其中的多个“传感单元——调制单元”模块尤其便于联机工作，实现联机方式下的多通道同时测试。现有技术中存在多种多个传感器联机的技术手段，本实用新型的创新不在于提出新的联机测试或共同测试手段，因此，此处不再赘述与此相关的现有技术。 

在另一实施例中，所述系统还包括信号采集单元，所述采集单元用来采集所述调制单元输出的电压信号。毋庸置疑，本实施例更侧重于信号的后期采集，以便后期对测试结果的处理。 

在另一实施例中，所述采集单元为0-5V或4-20mA信号采集单元。显然，这2者均是常见的标准采集方式，本领域技术人员当然也可以采用其他非标准采集方式来采集调制单元输出的电压信号。就现有技术来讲，既有有线的0-5V或4-20mA信号采集单元，也有无线的0-5V或4-20mA信号采集单元，均可以很方便地用于该实施例。 

在另一实施例中，所述系统还包括多通道适配单元，所述调制单元经多通道适配单元连接到所述采集单元。这样的话，通过多通道适配单元来适配调制单元与采集单元，就能够像本领域中常规的多通道适配单元那样实现另一种多通道同时测试。当然，该实施例中的多通道适配单元显然也可以和前文所述的联机测试单元共同来实现更多通道的同时测试。 

在另一实施例中，所述系统还包括A/D转换单元和数值处理单元，所述采集单元经A/D转换单元连接到数值处理单元。这样的话，就可以实现测试结果的数字化和后期的数值处理。数值处理单元，毋庸置疑，只要具备数值处理能力均可，而本领域中，对测试数值的处理，通常有：显示、存储、分析、图形化等多种处理方式。 

此外，本实用新型还公开了一种用于上述任一实施例所述的系统的标定装置，其包括台架、压力荷载计、夹具，和加载头，其中，所述加载头位于压力荷 载计的加压端，所述夹具包括夹具顶部和底部；所述夹具顶部至底部开设一贯通孔，所述贯通孔使得加载头能够贯通伸入夹具中；所述夹具底部具有与所述传感单元相匹配的夹槽，所述夹槽使得所述传感单元能够通过夹槽插入夹具底部，并使得传感单元的感应区暴露于所述贯通孔中，其特征在于：所述加载头的直径、贯通孔的孔径以及感应区的径向值三者近似相等。 

在另一实施例中，所述装置还包括旋转扭把，所述扭把以旋转的方式使得加载头贯通伸入夹具中。参见图2所示。图3则为该实施例的中夹具的主视图和俯视图的示意图。 

有益效果 

本实用新型采用的薄膜压力测试系统，克服了现有技术中存在的不足，并且能够解决现有技术中兼容性低、扩展性差、抗干扰能力不佳，和多通道测试能力不足，以及标定能力差等一个或多个技术问题。本实用新型中的运算放大调制单元能使得测试系统便于输出标准0-5V电压信号，可以有效利用用户已有的0-5V或4-20mA等信号采集单元，配合滤波单元能够具备优异的抗干扰性能。实际应用中，该测试系统可以多系统联机，甚至扩展至128通道，如果进一步配合多通道适配单元，最高甚至可达1000通道同时测试，从而具备了很强的多通道测试能力。此外，本实用新型中的标定装置，可以对传感单元的整条输出曲线进行标定拟合，且能够使各个传感单元标定环境更统一，从而使准确性更高。 

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的主要优点。本领域技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。 

Claims (8)

1.一种薄膜压力测试系统，其包括薄膜压力传感单元，其特征在于：所述系统还包括运算放大调制单元，所述调制单元将所述传感单元感测的压力信号线性化并输出为标准0-5V电压信号。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述调制单元包括可变电阻，其阻值依据传感单元的量程和型号而定。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述调制单元包括滤波单元。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述系统还包括联机测试单元，所述联机测试单元使得多个所述系统联机测试。

5.如权利要求1至4任一所述的系统，其特征在于：所述系统还包括信号采集单元，所述采集单元用来采集所述调制单元输出的电压信号。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于：所述采集单元为0-5V或4-20mA信号采集单元。

7.如权利要求5所述的系统，其特征在于：所述系统还包括多通道适配单元，所述调制单元经多通道适配单元连接到所述采集单元。

8.如权利要求5所述的系统，其特征在于：所述系统还包括A/D转换单元和数值处理单元，所述采集单元经A/D转换单元连接到数值处理单元。 

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