信號調理電路在測壓系統(tǒng)中的作用

20世紀90年代，傳感器與微型電子記錄儀組為一體的存儲測試產品在國際上出現(xiàn)。存儲測試技術是從七十年代開始的一種新的彈上參數(shù)的測試方法，它是在不影響被測對象或影響在允許范圍的條件下，在被測體內置入微型數(shù)據(jù)采集與存儲測試儀，現(xiàn)場實時完成信息的快速采集與記憶，事后回收記錄儀，由計算機處理和再現(xiàn)測試信息的一種動態(tài)測試技術。電子測壓器就是存儲測試技術的典型產品，它用于膛內壓力內實測膛壓參數(shù)，該動態(tài)壓力參數(shù)是評定火炮、火藥裝藥、彈丸和引信等的彈道性能好壞的重要依據(jù)。

信號調理電路的設計

信號調理電路在測壓系統(tǒng)中的作用

信號調理的目的是便于信號的傳輸與處理，其作用可以歸納為以下三點:

a)傳感器輸出的電荷信號要轉化成后續(xù)電路可以處理的電信號。

b)傳感器輸出的電信號很微弱，大多數(shù)不能直接輸送到記錄儀器中去，需要前置放大器對電信號進行放大。

c)電信號中混雜有干擾噪音，在檢測電路中需要設置濾波電路，目的是去除混雜在有用信號中的各種干擾，通過消除噪音來提高信噪比，對零位誤差和增益誤差進行補償和修正。

調平衡電路

由于電橋電阻的初始電阻值不完全相同，再加上連接導線電阻的串入，在未感受應變時，電橋存在初始不平衡，如果太嚴重將占據(jù)儀器的動態(tài)范圍，影響儀器的正常工作。儀表放大器除了對微弱的信號進行線性放大，還擔負著匹配和抗共模干擾的任務，因此，要求儀表放大器具有高共模抑制比、高速度、寬頻帶、高精度、高輸入阻抗、低輸出阻抗、低噪音。

自動調平電路由X9C103、全橋電路以及附加適當?shù)拈T電路組成。

本文設計的應變測量電橋由工作電阻應變片、溫度補償電阻應變片和兩個與所選電阻應變片阻值相等的精密電阻組成。但由于這四個電阻的初始電阻值不完全相同，再加應變片與測量電路之間需要用導線連接，由于導線本身存在一定的電阻，而且它和電阻應變片串聯(lián)在測量電路的橋臂上，所以導線的電阻也是橋臂電阻的一部分，但它本身不參加變形。在未感受應變時，使電橋存在初始的不平衡。如果此初始不平衡太嚴重，測量結果將存在一定的誤差。為了提高測量精度，有必要對初始電阻及導線引起的誤差進行修正。

電阻平衡調節(jié)電路如圖2所示。

如圖1所示，平衡電路由固定電阻Rb和電位器Ra組成。其中心抽頭將Ra分成xRa和(1-x)Ra兩部分。如圖2所示，x可從0變化到1，當x=0時電位器的抽頭連接到C點，使得Rb和R2 并聯(lián)。當x=1時電位器的抽頭連接到A點，使得Rb和R1 并聯(lián)。

圖1 電橋調平電路

儀表放大電路

在大多數(shù)儀器和測量裝置中，電橋的輸出端接到放大器的輸入端，因現(xiàn)代集成放大器的輸入阻抗往往在10MΩ以上。在這種接法中，電橋的輸出電流小到可以忽略不計，可以認為電橋的輸出對角是開路的。

本文設計的應變測量放大電路，選用美國TI公司的INA128，它是一種低電壓通用型儀表放大器。由于特性優(yōu)良，加之體積小，并可用一個外部電阻方便地從1到10000設定增益，使得INA128能夠廣泛應用于信號采集放大、醫(yī)用儀器及多通道系統(tǒng)等很多領域，可以在低至±2.25V的電源電壓下工作并且靜態(tài)工作電流很小，是便攜式和其它用電池供電系統(tǒng)的理想器件。

圖2 電橋調平原理圖

圖3 典型的儀表放大器原理圖

圖4 INA128外部引腳圖

放大器由兩級串聯(lián)，前級是兩個同項放大器，為對稱結構，輸入信號加在A1、A2的同項輸入端，從而具有高抑制共模干擾的能力和高輸入阻抗。后級是差動放大器，它不僅切斷共模干擾的傳輸，還將雙端輸入方式變換成單端輸出的方式，適應對地負載的需要。

INA128采用激光刻蝕，有低閥值電壓(50μV/℃)和高常規(guī)模式下的衰減，及較低供電電壓，可低至供電靜態(tài)電流僅有700A，所以，電池供電很理想。內部輸入保護可在40V內而不受損壞。