高精度应变检测电路设计及误差分析

张佳薇 刘 方

(东北林业大学机电工程学院，黑龙江 哈尔滨 150040)

0 引言

应力应变测量在机械、电力和建筑等领域有着广泛的应用。在检测过程中，敏感元件将待测物理量(如位移、加速度等)转换成应变，然后通过应变检测电路实现对应变的测量。由于应变信号大都属于微弱信号，而且在测量过程中，电路中的元器件会受到电源波动、温度变化、器件老化和漂移等因素的影响，给应变的准确测量带来困难。

传统的应变测量大多采用电压源或电流源作为应变片全桥或半桥的供电电源，以单检测通道的形式对采集到的信号进行处理，并通过采用差动电桥减小桥路的非线性误差，从而提高检测精度。

为了提高应变检测的精度，满足工程实践对应变测量精度的更高要求，本文基于双通道参数检测原理，设计了高精度应变检测电路，从而补偿了由于外界环境因素对检测电路中元器件的干扰以及由于元器件本身的不稳定性而带来的偏差，实现了应变的高精度检测。

1 双通道参数检测原理

传统的检测电路采用单通道检测的方式，将检测到的信号直接传输至信号处理模块。而双通道参数检测是在单检测通道的基础上再加入一条检测通道。在检测过程中，先对两个检测通道上采集的信号进行预处理，再传至处理模块，其检测原理可由下式表示。

式中:f1、f2为两个测量通道的转换函数;F为双通道的结果转换函数;ζ为电路中不稳定元件参数的集合，它对转换函数f1、f2存在作用;X为测量值。……