1. 研究目的与意义

差动电阻式仪器又称卡尔逊式仪器，是美国加州加利福尼亚大学的卡尔逊教授在1932年研制成功的, 这种钢丝作为传感器元件将仪器受到的物理量转变为模拟量，所以国外也称这种传感器为弹性钢丝式（elastic wire）仪器。

是利用钢丝变形使其内部两个分线电阻产生差动变化和钢丝总电阻随温度发生变化这两个原理设计而成的。

差阻式仪器的性能优越, 长期稳定性良好，是大坝和岩土监测方面使用的监测仪器类型之一。

2. 课题关键问题和重难点

在这差阻式传感器测量单元的设计中，最关键的问题是我们需要用什么样的方法去测量差阻式传感器，这测量单元可以让我们得到测量差阻式传感器的最优选择。

这就带来了这次设计的难点。

1、测量单元的测量数据是要传输到上位机上，观测人通过与上位机的交互来监测传感器获得信息，所以如何建立人机界面的友好性这就给本次设计带来了难点。

3. 国内外研究现状（文献综述）

1、差动电阻式传感器的基本工作原理差动电阻式传感器种类有多种 ,图1(a)是一种电阻钢丝型差动电阻式传感器的实物照片, 图1(b)是该传感器的等效物理模型[1].图中r2、r2表示差动电阻钢丝, 设未受力时它们的阻值为r; f表示构件受力, 受f力作用电阻丝r1将拉长、 r2将缩短, 相应地 r1的阻值将增大， r2的阻值将变小, 设变化量为Δr,则Δr / r ∝ f, 于是通过测量Δr/ r就可间接获得f的数值,这就是差动电阻式传感器的基本工作原理。

(a) 电阻钢丝型差动电阻式传感器的实物照片 　　 (b) 电阻钢丝型差动电阻式传感器的等效物理模型图 1 　电阻钢丝型差动电阻式传感器的实物和等效物理模型2.1.1 基本测量原理差动电阻式传感器需要完成对电阻比 r 1 / r 2与电阻和( r1 r 2 ) 的测量, 差动电阻式传感器的等效模型电路如图2所示 图 2 　差动电阻式传感器的等效电路模型实际测量的时候,先经过电阻2电压变化, 得到与 r1、r2 成线性关系的电压值, 分别以 u1 和 u2记之; 然后分别对u1和u 2作放大和模拟滤波处理, 再通过ad转换器将u1和u2量化, 分别以n1 和n2记之; 电阻和的测量采用了相同的测试原理, 为实现电阻和的测量, 需要在回路中增加一个标准电阻( 以rst 记之), 按照上述方法, 可获得与之对应的一个ad 转换输出结果, 以n3记之, 则按式(1)类似的推导方法, 可得 :r 1 r 2/rst=n 1 n 2/n 3( 2 )再由式 (2) 可得 :r 1 r 2 =(n 1 n 2)/n 3 rst( 3 )由式(3)可求得电阻和结果。

2.1.2 组桥法差动电阻式传感器的内阻比较小, 再考虑到测试电流太大会影响测量结果, 一般只能采用小电流, 故u1和u2 幅值较小, 需要进行信号放大。

4. 研究方案

根据长时间的探讨研究，最后决定的总的方案如下图所示：1、总体设计 2、软件模块对于差阻式传感器测量其中软件也是一个不可缺少的一部分，其中如果没有软件部分整个硬件也运行不起来。

本单元软件编程模块主要采用c51芯片,其中包括了输入的pc交互模块、按键扫描模块；传感器的测量模块；数据存储模块；实时时钟模块通过sbuf总线传输到计算机中显示出来从而达到测量数据的显示。

其中还要一个总程序串通以上的所有程序，通过总程序的串通可以简单易了的了解程序的相关顺序从而达到了解差阻式传感器测量的软件部分。

5. 工作计划

第一周领会课题含义,查阅相关文献，理解相关资料，并跟导师商量方案的计划。

第二周在理解相关资料基础上，提出完成本课题的初步方案，并利用网络查阅相关资料。

第三周对初步方案的修改及理论论证，完成相关英文资料翻译。