CN216159820U - 一种用于汽车结构应变测试的电路调理结构及测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及汽车结构应变分析技术领域，为一种用于汽车结构应变测试的电路调理结构，包括：用于将应变片的电阻变化信号转换为电压变化信号的电桥电路、用于对电压变化信号进行滤波处理的RFI滤波器及用于放大电压信号的放大器；电桥电路的输出端与RFI滤波器的输入端电连接，RFI滤波器输出端与放大器的输入端电连接，放大器输出放大电压信号以供采样分析。该方案能够针对汽车结构的应变花输出的应变同步进行调理，方便汽车结构应变的实时数据采集，具有集成电路小、调理精度高、同步时效快和成本低的优点，适于推广应用，具备较好的市场应用前景。

Description

一种用于汽车结构应变测试的电路调理结构及测试系统

技术领域

本实用新型涉及汽车结构应变分析技术领域，具体涉及一种用于汽车结构应变测试的电路调理结构及测试系统。

背景技术

随着互联网技术及通信技术的不断发展，数字孪生技术开始出现，为全铝客车新结构的安全监测提供了一种思路。数字孪生技术在制造业的发展迅速，为制造业提供了一种新的发展模式，并且随着万物互联的到来，更为数字孪生的发展增添了一份活力。而针对汽车的数字孪生，一般针对汽车的生产制造，车间的布局规划，以及对自动驾驶车辆的路径规划等进行研究，而对车辆的设计、运行维护、测试验证方面的研究相对较少。全铝客车的结构动应力测试系统能够采集结构应变、加速度、温度等数据，对这些数据进行处理后获得结构动应力数字孪生体模型。

对该结构动应力测试系统中的软件系统的要求是：数据传输速率高，传输可靠，抗干扰性强，通信稳定，协议符合标准易实现，而上位机应能实现数据的交互通信；系统的上位机能快速正确的进行解析，实时保存，并可能将数据分类保存至数据库中。

并且汽车结构表面的应力多不清楚其主应力方向，且为降低成本，多采用应变花，而针对该种应变花的电路调理结构不多，常用的为针对单通道的，使用不方便。

发明内容

本实用新型提供了一种用于汽车结构应变测试的电路调理结构及测试系统，解决了以上所述的汽车结构表面的应力处理效率低的技术问题。

本实用新型为解决上述技术问题提供了一种用于汽车结构应变测试的电路调理结构，包括：用于将应变片的电阻变化信号转换为电压变化信号的电桥电路、用于对所述电压变化信号进行滤波处理的RFI滤波器及用于放大电压信号的放大器；

所述电桥电路的输出端与所述RFI滤波器的输入端电连接，所述RFI滤波器输出端与所述放大器的输入端电连接，所述放大器输出放大电压信号以供采样分析。

优选地，所述电桥电路具体包括：电阻R30的一端与电阻R32的一端连接；电阻R34的一端与滑动变阻器R95的一端相连，并与电阻R34的一端相连。

优选地，所述RFI滤波器的电路结构具体包括：从电阻R30的一端引出信号S1A后接RFI滤波器的电阻R83，从电阻R34的一端引出信号S1B后接RFI滤波器的电阻R85；

所述电阻R83的另一端分别通过电容C28接地，以及与电阻R17的一端相连，电阻R17的另一端输出第一信号至放大器的第一输入端，并与电阻R70的一端相连后输出第二信号至放大器的第二输入端；

所述电阻R85另一端分别通过电容C39接地，以及与电阻R18的一端相连，电容C39与电阻的一端R17相连接地，电阻R17的另一端与电阻R18的另一端相连并输出第三信号至放大器；

且电阻R83的另一端与电阻R85的另一端之间通过电容C49相连。

优选地，所述放大器包括AD8608芯片，所述AD8608芯片的INA－引脚、OUTA引脚及INA+引脚分别接所述RFI滤波器的第一信号、第二信号及第三信号。

优选地，所述电阻R70一端输出第二信号后分别与电容C9的一端相连接地，以及串接电阻R4后与AD8608芯片的OUTA引脚相连。

优选地，所述电路调理结构还包括用于对所述放大器放大后的信号进行滤波的低通滤波器，所述低通滤波器的输入端与所述放大器的输出端连接，所述低通滤波器的输出端输出采样信号供以供采样分析。

优选地，所述电路调理结构还包括用于给电桥电路、RFI滤波器及放大器供电的电源。

本实用新型还提供了一种测试系统，包括采样电路及控制器，还包括用于汽车结构应变测试的电路调理结构；

所述采样电路的输入端接放大器的输出端，所述采样电路的输出端与控制器电连接。

有益效果：本实用新型提供了一种用于汽车结构应变测试的电路调理结构及测试系统，包括：用于将应变片的电阻变化信号转换为电压变化信号的电桥电路、用于对电压变化信号进行滤波处理的RFI滤波器及用于放大电压信号的放大器；电桥电路的输出端与RFI滤波器的输入端电连接，RFI滤波器输出端与放大器的输入端电连接，放大器输出放大电压信号以供采样分析。该方案能够针对汽车结构的应变花输出的应变同步进行调理，方便汽车结构应变的实时数据采集，具有集成电路小、调理精度高、同步时效快和成本低的优点，适于推广应用，具备较好的市场应用前景。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本实用新型的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型用于汽车结构应变测试的电路调理结构及测试系统的结构原理图；

图2为本实用新型用于汽车结构应变测试的电路调理结构的电桥电路图；

图3为本实用新型用于汽车结构应变测试的电路调理结构的RFI滤波器电路连接图；

图4为本实用新型用于汽车结构应变测试的电路调理结构的放大器电路连接图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本实用新型。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1至图4所示，本实用新型提供了一种用于汽车结构应变测试的电路调理结构及测试系统，包括：用于将应变片的电阻变化信号转换为电压变化信号的电桥电路、用于对电压变化信号进行滤波处理的RFI滤波器及用于放大电压信号的放大器；电桥电路的输出端与RFI滤波器的输入端电连接，RFI滤波器输出端与放大器的输入端电连接，放大器输出放大电压信号以供采样分析。

其中，电桥电路是将应变片的电阻变化，转为电压的变化；放大器是将微弱的电压的变化进行适当放大，便于A/D转换器的采集；RFI滤波器是对采集的电压信号进行滤波，降低噪声的干扰。

该方案能够针对汽车结构的应变花输出的应变同步进行调理，方便汽车结构应变的实时数据采集，具有集成电路小、调理精度高、同步时效快和成本低的优点，适于推广应用，具备较好的市场应用前景。

具体地，电桥电路包括：电阻R30的一端与电阻R32的一端连接；电阻R34的一端与滑动变阻器R95的一端相连，并与电阻R34的一端相连。电桥电路是将应变片的电阻变化，转为电压的变化。电桥电路输出信号S1A和信号S1B后，分别接入RFI滤波器的两个输入端。电桥电路采用的是惠斯通电桥的结构，属于现有技术，不需要改进直接移植过来即可，在此不再赘述。

具体地，RFI滤波器的电路结构具体包括：从电阻R30的一端引出信号S1A后接RFI滤波器的电阻R83，从电阻R34的一端引出信号S1B后接RFI滤波器的电阻R85；所述电阻R83的另一端分别通过电容C28接地，以及与电阻R17的一端相连，电阻R17的另一端输出第一信号至放大器的第一输入端，并与电阻R70的一端相连后输出第二信号至放大器的第二输入端；所述电阻R85另一端分别通过电容C39接地，以及与电阻R18的一端相连，电容C39与电阻的一端R17相连接地，电阻R17的另一端与电阻R18的另一端相连并输出第三信号至放大器；且电阻R83的另一端与电阻R85的另一端之间通过电容C49相连。RFI滤波器用于对噪声信号进行衰减，将衰减后的信号发送至所述放大器。放大器用于根据实际信号强弱进行放大即可。

如图4所示，其中，放大器包括AD8608芯片，所述AD8608芯片的INA－引脚、OUTA引脚及INA+引脚分别接所述RFI滤波器的第一信号、第二信号及第三信号。电阻R70一端输出第二信号后分别与电容C9的一端相连接地，以及串接电阻R4后与AD8608芯片的OUTA引脚相连。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，电路调理结构还包括用于对所述放大器放大后的信号进行滤波的低通滤波器，所述低通滤波器的输入端与所述放大器的输出端连接，所述低通滤波器的输出端输出采样信号供以供采样分析。所述低通滤波器用于对所述放大器放大后的信号进行滤波，提高信号的纯度。

优选的方案，电路调理结构还包括用于给电桥电路、RFI滤波器及放大器供电的电源。针对电源电路，采集电路的供电数字电压3.3V和5V，模拟电压5V，而全铝客车上的电压为24V，而从24V降至5V或3.3V电压的功率比较大，需要采用DC－DC模块，以免烧坏采集电路，宜选择合适的DC－DC模块将24V电源先转换为6.5V电压；进一步考虑到模拟电压要求的比较高，选择降压模块将6.5V电压转换为较高精度的模拟电源电压5V；选择降压模块将6.5V电压转换为数字电源电压5V，再选择降压模块将电压转换为数字电源电压3.3V。

如图1所示，本实用新型实施例还提供了一种测试系统，包括采样电路及控制器，还包括用于汽车结构应变测试的电路调理结构；所述采样电路的输入端接放大器的输出端，所述采样电路的输出端与控制器电连接。

其中，用于汽车结构应变测试的电路调理结构如前所述，在此不再赘述。此外，低通滤波电路对采集的电压信号进行滤波，其目的是降低噪声的干扰。采样电路包括A/D转化器，A/D转化器将采集的模拟信号转化为数字信号，测试系统的采集精度、采样频率都与采样电路相关。控制器与A/D转化器通过SPI通讯以获取应变片的信号，此外，还可以接收温度传感器的信号，所用的IO口较多，存储空间较大，支持CAN通信。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本实用新型；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本实用新型的等效实施例；同时，凡依据本实用新型的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本实用新型的技术方案的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于汽车结构应变测试的电路调理结构，其特征在于，包括：用于将应变片的电阻变化信号转换为电压变化信号的电桥电路、用于对所述电压变化信号进行滤波处理的RFI滤波器及用于放大电压信号的放大器；

所述电桥电路的输出端与所述RFI滤波器的输入端电连接，所述RFI滤波器输出端与所述放大器的输入端电连接，所述放大器输出放大电压信号以供采样分析。

2.根据权利要求1所述的用于汽车结构应变测试的电路调理结构，其特征在于，所述电桥电路具体包括：电阻R30的一端与电阻R32的一端连接；电阻R34的一端与滑动变阻器R95的一端相连，并与电阻R34的一端相连。

3.根据权利要求2所述的用于汽车结构应变测试的电路调理结构，其特征在于，所述RFI滤波器的电路结构具体包括：从电阻R30的一端引出信号S1A后接RFI滤波器的电阻R83，从电阻R34的一端引出信号S1B后接RFI滤波器的电阻R85；

所述电阻R83的另一端分别通过电容C28接地，以及与电阻R17的一端相连，电阻R17的另一端输出第一信号至放大器的第一输入端，并与电阻R70的一端相连后输出第二信号至放大器的第二输入端；

所述电阻R85另一端分别通过电容C39接地，以及与电阻R18的一端相连，电容C39与电阻的一端R17相连接地，电阻R17的另一端与电阻R18的另一端相连并输出第三信号至放大器；

且电阻R83的另一端与电阻R85的另一端之间通过电容C49相连。

4.根据权利要求3所述的用于汽车结构应变测试的电路调理结构，其特征在于，所述放大器包括AD8608芯片，所述AD8608芯片的INA－引脚、OUTA引脚及INA+引脚分别接所述RFI滤波器的第一信号、第二信号及第三信号。

5.根据权利要求4所述的用于汽车结构应变测试的电路调理结构，其特征在于，所述电阻R70一端输出第二信号后分别与电容C9的一端相连接地，以及串接电阻R4后与AD8608芯片的OUTA引脚相连。

6.根据权利要求1所述的用于汽车结构应变测试的电路调理结构，其特征在于，所述电路调理结构还包括用于对所述放大器放大后的信号进行滤波的低通滤波器，所述低通滤波器的输入端与所述放大器的输出端连接，所述低通滤波器的输出端输出采样信号供以供采样分析。

7.根据权利要求1所述的用于汽车结构应变测试的电路调理结构，其特征在于，所述电路调理结构还包括用于给电桥电路、RFI滤波器及放大器供电的电源。

8.一种测试系统，包括采样电路及控制器，其特征在于，还包括如权利要求1至7任一项所述的用于汽车结构应变测试的电路调理结构；

所述采样电路的输入端接放大器的输出端，所述采样电路的输出端与控制器电连接。

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