一種用于風(fēng)洞應(yīng)變天平信號測量的前置放大器及校準(zhǔn)測量方法

1.一種用于風(fēng)洞應(yīng)變天平信號測量的前置放大器，所述風(fēng)洞應(yīng)變天平信號基于設(shè)置在風(fēng)洞中的應(yīng)變天平產(chǎn)生，其特征在于，包括：
放大電路板，其具有8個信號放大通道，且每個通道均設(shè)置有對風(fēng)洞應(yīng)變天平信號進行放大的調(diào)理電路；
直通電路板，其具有8個信號直通通道；
其中，所述放大電路板、直通電路板上還分別設(shè)置有用于連接至應(yīng)變天平的輸入連接器P1、用于連接至數(shù)據(jù)采集終端的輸出連接器P2；
所述調(diào)理電路包括：
輸入放大電路，其與所述應(yīng)變天平的信號輸出端連接，用以對接收的應(yīng)變天平電壓信號進行高頻濾波放大后輸出單端電壓信號；
低通有源濾波電路，其與所述輸入放大電路連接，用以對接收到的單端電壓信號中的測量噪聲進行降低后輸出；
差分輸出電路，其與所述低通有源濾波電路連接，用以將接收到的經(jīng)降噪處理后單端電壓信號進行兩倍放大并轉(zhuǎn)換成差分信號輸出；
所述輸入放大電路包括儀表放大器以及電連接至其輸入端的阻容濾波電路，所述阻容濾波電路的輸入端與應(yīng)變天平的信號輸出端連接，所述儀表放大器由單片集成芯片U1和增益電阻Rg組成增益為100的放大電路；
所述低通有源濾波電路的輸入端與所述儀表放大器的輸出端連接，且所述低通有源濾波電路為10Hz的四階巴特沃斯低通濾波器，所述四階巴特沃斯低通器由兩個串聯(lián)的二階巴特沃斯低通濾波電路組成；
所述差分輸出電路由兩個并聯(lián)至所述低通濾波電路輸出端的同向運算放大器U3A和反向運算放大器U3B組成，以實現(xiàn)單端到差分的轉(zhuǎn)換以及兩倍的放大；
所述輸入連接器P1、輸出連接器P2連接端的內(nèi)壁具有間隔距離不同的兩個凹槽，其中所述輸入連接器P1為應(yīng)變天平信號測量提供輸入接口，其包括與放大電路板連接的第一輸入連接器Xs1和直通電路板連接的第二輸入連接器Xs2，其內(nèi)分別設(shè)置被測天平信號各通道輸入引腳，被測天平橋壓輸入、反饋引腳以及接地引腳，所述第二輸入連接器Xs2內(nèi)還設(shè)置有放大供電輸入引腳；
所述輸出連接器P2為數(shù)據(jù)采集終端提供信號輸出接口，其包括放大端輸出連接器XS3和直通端輸入連接器Xs4，其內(nèi)分別設(shè)置有各通道信號輸出引腳，被測天平橋壓輸入、反饋引腳槽以及接地引腳。
2.如權(quán)利要求1所述的用于風(fēng)洞應(yīng)變天平信號測量的前置放大器，其特征在于，所述應(yīng)變天平為六分量的應(yīng)變天平構(gòu)成的全橋電路，所述全橋電路的信號輸出端、供電端分別通過輸入連接器P1與放大電路板、直通電路板通信連接，所述信號輸出端包括向各通道輸出差分電壓信號的正端Vin+和負(fù)端VIN-，所述供電端包括全橋電路的正端VCC和負(fù)端AGND。
3.如權(quán)利要求1所述的用于風(fēng)洞應(yīng)變天平信號測量的前置放大器，其特征在于，還包括設(shè)置在所述放大電路板、直通電路板外側(cè)以實現(xiàn)其與其它機構(gòu)電氣隔離的絕緣隔離板。
4.一種對權(quán)利要求1～3中任一項所述前置放大器中各信號放大通道進行校準(zhǔn)并測量風(fēng)洞應(yīng)變天平信號的方法，其特征在于，包括：
步驟一、在所述放大電路板的輸入連接器端向所述8個信號放大通道中的每個通道輸入i個模擬應(yīng)變天平信號Ei，然后在輸出連接器端輸出經(jīng)每個信號放大通道放大后的i個電壓值Xi，其中所述模擬應(yīng)變天平信號Ei為電壓值在-50～50毫伏的直流信號；
步驟二、所述數(shù)據(jù)采集終端接收各信號放大通道輸出的i個電壓值Xi，并基于各信號放大通道輸入的i個模擬應(yīng)變天平信號Ei計算出各信號放大通道的校準(zhǔn)參數(shù)，所述校準(zhǔn)參數(shù)通過以下公式獲得：
步驟三、通過風(fēng)洞應(yīng)變天平向放大電路板的8個信號放大通道同時輸入應(yīng)變天平信號；
步驟四、所述放大電路板的各通道基于接收到的應(yīng)變天平信號，通過所述調(diào)理電路進行濾波放大后，輸出放大后的電壓信號Voutj；
步驟五、所述數(shù)據(jù)采集終端通過所述輸出連接器接收放大電路板各信號放大通道輸出的電壓信號Voutj；并基于各信號放大通道校準(zhǔn)參數(shù)kj和bj，采用如下公式計算出應(yīng)變天平輸出的電壓信號Vinj，
Vinj＝(Voutj-bj)/kj
其中，j為0-7的8個信號放大通道，bj和kj分別為各放大信號通道擬合直線的斜率以及截距。

一種用于風(fēng)洞應(yīng)變天平信號測量的前置放大器及校準(zhǔn)測量\n方法\n技術(shù)領(lǐng)域\n[0001] 本發(fā)明涉及一種對風(fēng)洞應(yīng)變天平信號測量使用的放大器。更具體地說，本發(fā)明涉及一種用于風(fēng)洞應(yīng)變天平信號測量的前置放大器。\n背景技術(shù)\n[0002] 目前的現(xiàn)有技術(shù)書中，風(fēng)洞試驗天平信號測量采用的方法和設(shè)備主要有兩種，其中一種是采用前置放大器結(jié)合后端數(shù)據(jù)采集終端進行測量，另外一種是直接通過后端數(shù)據(jù)采集終端來實現(xiàn)信號的放大、濾波、采集測量。\n[0003] 但是現(xiàn)有的測量設(shè)置測量精度不高、抗干擾能力不強。隨著國家風(fēng)洞試驗高、精、尖技術(shù)的不斷發(fā)展，對風(fēng)洞試驗測試功能和性能要求越來越高，對測試設(shè)備的要求也越來越高，以往的測試手段已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足高性能風(fēng)洞試驗的要求，已跟不上科技快速的發(fā)展步伐。\n發(fā)明內(nèi)容\n[0004] 本發(fā)明的一個目的是解決至少上述問題和/或缺陷，并提供至少后面將說明的優(yōu)點。\n[0005] 本發(fā)明還有一個目的是提供提供一種用于風(fēng)洞應(yīng)變天平信號測量的前置放大器，其使得具有測量精度高、抗干擾能力強、安全系數(shù)更高的優(yōu)點。\n[0006] 本發(fā)明還有一個目的是提供一種前置放大器的校準(zhǔn)方法，提高后期數(shù)據(jù)采集終端的測量精度。\n[0007] 本發(fā)明還有一個目的是通過前置放大器測量風(fēng)洞應(yīng)變天平信號的測量方法，其基于對前置放大器各放大信號通道的校準(zhǔn)，以實現(xiàn)最終測量結(jié)果更加精確的目的。\n[0008] 為了實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點，提供了一種用于風(fēng)洞應(yīng)變天平信號測量的前置放大器，所述風(fēng)洞應(yīng)變天平信號基于設(shè)置在風(fēng)洞中的應(yīng)變天平產(chǎn)生，包括：\n[0009] 放大電路板，其具有8個信號放大通道，且每個通道均設(shè)置有對所述測量信號進行放大的調(diào)理電路；\n[0010] 直通電路板，其具有8個信號直通通道；\n[0011] 其中，所述放大電路板、直通電路板上還分別設(shè)置有用于連接至應(yīng)變天平的輸入連接器P1、用于連接至數(shù)據(jù)采集終端的輸出連接器P2。\n[0012] 優(yōu)選的是，其中，所述調(diào)理電路包括：\n[0013] 輸入放大電路，其與所述應(yīng)變天平的信號輸出端連接，用以對接收的應(yīng)變天平電壓信號進行高頻濾波放大后輸出單端電壓信號；\n[0014] 低通有源濾波電路，其與所述輸入放大電路連接，用以對接收到的單端電壓信號中的測量噪聲進行降低后輸出；\n[0015] 差分輸出電路，其與所述低通有源濾波電路連接，用以將接收到的經(jīng)降噪處理后單端電壓信號進行兩倍放大并轉(zhuǎn)換成差分信號輸出。\n[0016] 優(yōu)選的是，其中，所述輸入放大電路包括儀表放大器以及電連接至其輸入端的阻容濾波電路，所述阻容濾波電路的輸入端與應(yīng)變天平的信號輸出端連接，所述儀表放大器由單片集成芯片U1和增益電阻Rg組成增益為100的放大電路。\n[0017] 優(yōu)選的是，其中，所述低通有源濾波電路的輸入端與所述儀表放大器的輸出端連接，且所述低通有源濾波電路為10Hz的四階巴特沃斯低通濾波器，所述四階巴特沃斯低通器由兩個串聯(lián)的二階巴特沃斯低通濾波電路組成。\n[0018] 優(yōu)選的是，其中，所述差分輸出電路由兩個并聯(lián)至所述低通濾波電路輸出端的同向運算放大器U3A和反向運算放大器U3B組成，以實現(xiàn)單端到差分的轉(zhuǎn)換以及兩倍的放大。\n[0019] 優(yōu)選的是，其中，所述應(yīng)變天平為六分量的應(yīng)變天平構(gòu)成的全橋電路，所述全橋電路的信號輸出端、供電端分別通過輸入連接器P1與放大電路板、直通電路板通信連接，所述信號輸出端包括向各通道輸出差分電壓信號的正端Vin+和負(fù)端VIN-，所述供電端包括全橋電路的正端VCC和負(fù)端AGND。\n[0020] 優(yōu)選的是，其中，所述輸入連接器P1、輸出連接器P2連接端的內(nèi)壁具有間隔距離不同的兩個凹槽，其中\(zhòng)n[0021] 所述輸入連接器P1為應(yīng)變天平信號測量提供輸入接口，其包括與放大電路板連接的第一輸入連接器Xs1和直通電路板連接的第二輸入連接器Xs2，其內(nèi)分別設(shè)置被測天平信號各通道輸入引腳，被測天平橋壓輸入、反饋引腳以及接地引腳，所述第二輸入連接器Xs2內(nèi)還設(shè)置有放大供電輸入引腳；\n[0022] 所述輸出連接器P2為數(shù)據(jù)采集終端提供信號輸出接口，其包括放大端輸出連接器XS3和直通端輸入連接器Xs4，其內(nèi)分別設(shè)置有各通道信號輸出引腳，被測天平橋壓輸入、反饋引腳以及接地引腳。\n[0023] 優(yōu)選的是，其中，還包括設(shè)置在所述放大電路板、直通電路板外側(cè)以實現(xiàn)其與其它機構(gòu)電氣隔離的絕緣隔離板。\n[0024] 一種前置放大器各信號放大通道的校準(zhǔn)方法，包括：\n[0025] 步驟一、在所述放大電路板的輸入連接器端向所述8個信號放大通道中的每個通道輸入i個模擬應(yīng)變天平信號Ei，然后在輸出連接器端輸出經(jīng)每個信號放大通道放大后的i個電壓值Xi，其中所述模擬應(yīng)變天平信號Ei為電壓值在-50～50毫伏的直流信號；\n[0026] 步驟二、所述數(shù)據(jù)采集終端接收各信號放大通道輸出的i個電壓值Xi，并基于各信號放大通道輸入的i個模擬應(yīng)變天平信號Ei計算出各信號放大通道的校準(zhǔn)參數(shù)，所述校準(zhǔn)參數(shù)通過以下公式獲得：\n[0027]\n[0028]\n[0029] 本發(fā)明的目的還可以進一步通過校準(zhǔn)后的前置放大器來測量風(fēng)洞應(yīng)變天平信號的方法來實現(xiàn)，包括：\n[0030] 步驟一、通過風(fēng)洞應(yīng)變天平向放大電路板的8個信號放大通道同時輸入應(yīng)變天平信號；\n[0031] 步驟二、所述放大電路板的各通道基于接收到的應(yīng)變天平信號，通過所述調(diào)理電路進行濾波放大后，輸出放大后的電壓信號Voutj；\n[0032] 步驟三、所述數(shù)據(jù)采集終端通過所述輸出連接器接收放大電路板各信號放大通道輸出的電壓信號Voutj；并基于各信號放大通道校準(zhǔn)參數(shù)k和b，采用如下公式計算出應(yīng)變天平輸出的電壓信號Vinj，\n[0033] Vinj＝(Voutj-bj)/kj\n[0034] 其中，j為0-7的8個信號放大通道，bj和kj分別為各放大信號通道擬合直線的斜率以及截距。本發(fā)明至少包括以下有益效果：其一，本發(fā)明中的前置放大器，由于其集成了放大電路板和直通電路板在一個裝置上，由于采用了8通道直通電路連接，使該裝置既具有后端兼容老采集系統(tǒng)的特點，同時信號定義與放大通道定義相同，這樣有利于在天平端和采集端與放大電路板共用電纜；因其實現(xiàn)一個裝置同時具有放大和直通的功能，具有兼容性好的有益效果。\n[0035] 其二，本發(fā)明在應(yīng)用該前置放大器進行風(fēng)洞試驗測量時，由于其調(diào)理電路采用了高精度放大電路、濾波電路以及差分輸出電路，采用固定放大倍數(shù)，減少了電路的復(fù)雜性，使測量具有非常高的測量精度、測量可行性和穩(wěn)定性、測量抗干擾性以及傳輸抗干擾性。\n[0036] 本發(fā)明的其它優(yōu)點、目標(biāo)和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對本發(fā)明的研究和實踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。\n附圖說明\n[0037] 圖1為本發(fā)明的一個實施例中前置放大器的結(jié)構(gòu)示意圖；\n[0038] 圖2為本發(fā)明的一個實施例中調(diào)理電路的結(jié)構(gòu)示意圖；\n[0039] 圖3為本發(fā)明的另一個實施例中應(yīng)變天平的結(jié)構(gòu)示意圖；\n[0040] 圖4為本發(fā)明的另一個實施例中輸入連接器的結(jié)構(gòu)示意圖；\n[0041] 圖5為本發(fā)明的另一個實施例中輸出連接器的結(jié)構(gòu)示意圖；\n[0042] 圖6為本發(fā)明的另一個實施例中輸入、輸出連接器引腳槽的結(jié)構(gòu)示意圖。\n具體實施方式\n[0043] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實施。\n[0044] 應(yīng)當(dāng)理解，本文所使用的諸如“具有”、“包含”以及“包括”術(shù)語并不配出一個或多個其它元件或其組合的存在或添加。\n[0045] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一種用于風(fēng)洞應(yīng)變天平信號測量的前置放大器的實現(xiàn)方式，所述風(fēng)洞應(yīng)變天平信號基于設(shè)置在風(fēng)洞中的應(yīng)變天平產(chǎn)生，包括：\n[0046] 放大電路板1，其具有8個信號放大通道，且每個通道均設(shè)置有對所述測量信號進行放大的調(diào)理電路110，其每個放大信號通道中調(diào)理電路的電路原理和結(jié)構(gòu)都一樣，均由\n200倍固定放大倍數(shù)電路、4階巴特沃斯低通濾波器、差分輸出電路、電源電路組成。其200倍固定放大倍數(shù)電路采用最新技術(shù)的超高精度、越低漂移的儀表放大器實現(xiàn)100倍放大，通過設(shè)置增益電阻設(shè)置放大倍數(shù)，電阻也采用0.02％的精度、20ppm溫度漂移的高精度電阻；其4階巴特沃斯低通濾波器電路采用高精度電阻和高精度雙運算放大器實現(xiàn)，濾波截止頻率\n10H(-3dB)；其差分輸出電路也采用高精度雙運算放大器構(gòu)成，一路實現(xiàn)跟隨，一路實現(xiàn)反相，這樣就構(gòu)成差分輸出，同時實現(xiàn)2倍放大，整個電路就實現(xiàn)200倍放大；其電源電路是取外部供電，通過濾波后給天平應(yīng)變電橋的供電電路以及用于采集補償?shù)臉驂悍答侂娐?。所述放大電路板用于為?yīng)變天平提供橋壓，并反饋應(yīng)變天平橋壓到數(shù)據(jù)采集終端，最后將應(yīng)變天平信號放大、濾波后送給數(shù)據(jù)采集終端進行A/D轉(zhuǎn)換，同時在進行風(fēng)洞試驗測量時，由于采用了高精度放大電路、濾波電路以及差分輸出電路，采用固定放大倍數(shù)，減少了電路的復(fù)雜性，使測量具有非常高的測量精度、測量可行性和穩(wěn)定性、測量抗干擾性以及傳輸抗干擾性；\n[0047] 直通電路板2，其具有8個信號直通通道，所述直通電路板用于為應(yīng)變天平提供橋壓，反饋應(yīng)變天平橋壓到數(shù)據(jù)采集終端進行A/D轉(zhuǎn)換，其中的8通道天平信號通過輸入連接器直接從電路板走線連接到輸出連接器，最后通過電纜連接到后端數(shù)據(jù)采集終端，同時也為天平應(yīng)變電橋電源供電，以及用于采集補償?shù)臉驂悍答侂娐罚瑫r兼容無前置放大器測量的老數(shù)據(jù)采集終端系統(tǒng)，這使得其保留了后端兼容原數(shù)據(jù)采集終端系統(tǒng)特點的同時，其信號定義與放大通道定義相同，使得其有利于在天平端和采集端共用電纜；\n[0048] 其中，所述放大電路板、直通電路板上還分別設(shè)置有用于連接至應(yīng)變天平的輸入連接器P1?3、用于連接至數(shù)據(jù)采集終端的輸出連接器P2?4，為了進一步的提高測量精度，所述輸出連接器與數(shù)據(jù)采集終端的連接電纜采用高品質(zhì)雙絞屏蔽電纜，以增加抗干擾的能力；同時所述輸入連接器P1、輸出連接器P2使得前端放大器放大與直通切換時，只需要將電纜連接到相應(yīng)的放大或直通功能的連接器插頭即可，簡單易行；其中P1為應(yīng)變天平測量輸入提供接口，用于連接應(yīng)變天平輸出的差分電壓信號，連接給應(yīng)變天平供電的電源，連接天平端反饋的天平電源端；其中P2為信號調(diào)理裝置的信號輸出端，用于連接調(diào)理后的差分輸出信號，連接該前置放大器的供電電源，連接應(yīng)變天平供電電源，連接應(yīng)變天平端反饋的天平電源端。采用這種方案中使得該前置放大器具有良好的兼容性，測量精度高，測量和傳輸?shù)目垢蓴_能力強的有利之處并且，這種方式只是一種較佳實例的說明，但并不局限于此。\n[0049] 在另一種實例中，所述調(diào)理電路110包括：\n[0050] 輸入放大電路120，其與所述應(yīng)變天平的信號輸出端連接，用以對接收的應(yīng)變天平電壓信號進行高頻濾波放大后輸出單端電壓信號；\n[0051] 低通有源濾波電路130，其與所述輸入放大電路連接，用以對接收到的單端電壓信號中的測量噪聲進行降低后輸出；\n[0052] 差分輸出電路140，其與所述低通有源濾波電路連接，用以將接收到的經(jīng)降噪處理后單端電壓信號進行兩倍放大并轉(zhuǎn)換成差分信號輸出。還包括保護電路，供電電路采用這種方案的放大電路板因采用固定放大倍數(shù)，減少了電路的復(fù)雜性，使測量具有非常高的測量精度、測量可行性和穩(wěn)定性強、測量以及傳輸抗干擾性強、安全系數(shù)高的有利之處。并且，這種方式只是一種較佳實例的說明，但并不局限于此。\n[0053] 如圖2所示另一種實例中，所述輸入放大電路包括儀表放大器121以及電連接至其輸入端的阻容濾波電路122，所述阻容濾波電路的輸入端與應(yīng)變天平的信號輸出端連接，所述儀表放大器由單片集成芯片U1?123和增益電阻Rg?124組成增益為100的放大電路。其中U1和Rg構(gòu)成100倍放大電路，U1的輸入端電阻電容構(gòu)成阻容濾波電路，濾掉天平信號中的高頻分量，此部分實現(xiàn)差分輸入并輸出放大后的單端電壓信號。采用這種方案具有放大倍數(shù)固定，電路簡單的有利之處。并且，這種方式只是一種較佳實例的說明，但并不局限于此。\n[0054] 在另一種實例中，所述低通有源濾波電路130的輸入端與所述儀表放大器的輸出端連接，且所述低通有源濾波電路為10Hz的四階巴特沃斯低通濾波器，所述四階巴特沃斯低通器由兩個串聯(lián)的二階巴特沃斯低通濾波電路131組成。采用這種方案在單端輸入單端輸出的同時，降低測量噪聲，以使其后期的測量精度得到提高的有利之處。并且，這種方式只是一種較佳實例的說明，但并不局限于此。\n[0055] 在另一種實例中，所述差分輸出電路140由兩個并聯(lián)至所述低通濾波電路輸出端的同向運算放大器U3A?141和反向運算放大器U3B?142組成，以實現(xiàn)單端到差分的轉(zhuǎn)換以及兩倍的放大。其中U3A和U3B及其外圍電路進行單端到差分的轉(zhuǎn)換電路，分別進行正跟隨和反相跟隨，實現(xiàn)了2倍放大，輸出差分電壓信號的功能。采用這種方案實現(xiàn)單端輸入、差分輸出，實現(xiàn)增益為2的放大功能，具有電路結(jié)構(gòu)簡單，對于后期的數(shù)據(jù)采集端計算精度提高有著顯著的幫助。并且，這種方式只是一種較佳實例的說明，但并不局限于此。\n[0056] 如圖3所示，在另一種實例中，所述應(yīng)變天平為六分量的應(yīng)變天平構(gòu)成的全橋電路\n5，所述全橋電路的信號輸出端、供電端分別通過輸入連接器P1與放大電路板、直通電路板通信連接，所述信號輸出端包括向各通道輸出差分電壓信號的正端Vin+和51負(fù)端VIN-52，所述供電端包括全橋電路的正端VCC?53和負(fù)端AGND?54。其中，Vin+和Vin-是一個差分電壓信號通道輸出的正端和負(fù)端，AGND是差分電壓信號輸出的公共端與天平通道供電電源的地等電位，測量時連接到信號調(diào)理裝置的信號輸入端；VCC和AGND是天平應(yīng)變?nèi)珮虻墓╇姸?，VCC是正端，AGND是地端，8個通道采用同一個電源供電。工作時，系統(tǒng)通過該前置放大器為天平通道供電，當(dāng)天平發(fā)生形變時，該通道輸出不同形變產(chǎn)生的電壓，8個通道同時工作，可以實現(xiàn)8通道6分量天平對力和力矩的測量。采用這種方案具有針對性強、測量效果好的有利之處。并且，這種方式只是一種較佳實例的說明，但并不局限于此。\n[0057] 如圖4、5所示、在另一種實例中，所述輸入連接器P1、輸出連接器P2連接端的內(nèi)壁具有間隔距離不同的兩個凹槽31、41，其使得在更換或故障排除時，可以避免輸入輸出電纜連接器接反，其中\(zhòng)n[0058] 所述輸入連接器P1為應(yīng)變天平信號測量提供輸入接口，其包括與放大電路板連接的第一輸入連接器Xs1?32和直通電路板連接的第二輸入連接器Xs233，其內(nèi)分別設(shè)置被測天平信號各通道輸入引腳34，被測天平橋壓輸入、反饋引腳35以及接地引腳36，所述第二輸入連接器Xs2內(nèi)還設(shè)置有放大供電輸入引腳；\n[0059] 如圖6所示，所述輸出連接器P2為數(shù)據(jù)采集終端提供信號輸出接口，其包括放大端輸出連接器XS3?42和直通端輸入連接器Xs4?43，其內(nèi)分別設(shè)置有各通道信號輸出引腳44，被測天平橋壓輸入、反饋引腳45以及接地引腳46。采用這種方案具有直通功能與放大功能切換簡單，且其連接器防插錯的設(shè)計，使得產(chǎn)品的安全系數(shù)得到提高的有利之處。并且，這種方式只是一種較佳實例的說明，但并不局限于此。\n[0060] 在另一種實例中，還包括設(shè)置在所述放大電路板、直通電路板外側(cè)以實現(xiàn)其與其它機構(gòu)電氣隔離的絕緣隔離板(未示出)，通過絕緣隔離板設(shè)計實現(xiàn)試驗機構(gòu)與風(fēng)洞壁的隔離，達(dá)到防撞的安全保護的目的。當(dāng)前置放大器安裝在天平附近的機構(gòu)中時，將前置放大器的地與機構(gòu)進行電氣隔離，而與前置放大器共地的數(shù)據(jù)采集終端最終于大地相連，且大地與風(fēng)洞壁相連，這樣機構(gòu)與風(fēng)洞壁就相隔離了。在應(yīng)用該前置放大器進行風(fēng)洞試驗測量時，由于采用了絕緣隔離板設(shè)計，而該調(diào)理裝置外殼既可以與測量系統(tǒng)屏蔽相連減小干擾又使機構(gòu)和風(fēng)洞壁之間可以設(shè)計硬件防碰撞裝置，當(dāng)風(fēng)洞壁和機構(gòu)發(fā)生碰撞時，反饋到整個測控系統(tǒng)，系統(tǒng)通過軟硬件實現(xiàn)安全保護。采用這種方案具有穩(wěn)定性好，安全系數(shù)高的有利之處。并且，這種方式只是一種較佳實例的說明，但并不局限于此。\n[0061] 上述方案中的前置放大器各信號放大通道的校準(zhǔn)方法，包括：\n[0062] 步驟一、在所述放大電路板的輸入連接器端向所述8個信號放大通道中的每個通道輸入i個模擬應(yīng)變天平信號Ei，然后在輸出連接器端輸出經(jīng)每個信號放大通道放大后的i個電壓值Xi，其中所述模擬應(yīng)變天平信號Ei為電壓值在-50～50毫伏的直流信號；\n[0063] 步驟二、所述數(shù)據(jù)采集終端接收各信號放大通道輸出的i個電壓值Xi，并基于各信號放大通道輸入的i個模擬應(yīng)變天平信號Ei計算出各信號放大通道的校準(zhǔn)參數(shù)，所述校準(zhǔn)參數(shù)通過以下公式獲得：\n[0064]\n[0065]\n[0066] 采用這種方案由于通過對放大電路板的各放大信號通道通過線線擬合的方式進行了計量校準(zhǔn)，使得各通道的線性擬合參數(shù)更加準(zhǔn)確，采用校準(zhǔn)后的前置放大器對應(yīng)變天平的輸出信號進行檢測時，因其校準(zhǔn)后的線性擬合參數(shù)參與整個測量計算，這樣整個風(fēng)洞試驗系統(tǒng)的測量精度將得到進一步的提高，其中，其線性擬合采用最小二乘法進行線性擬合，使得前置放大器具有參數(shù)精準(zhǔn)，測量穩(wěn)定性好的有利之處。并且，這種方式只是一種較佳實例的說明，但并不局限于此。\n[0067] 上述方案中通過校準(zhǔn)后的前置放大器來測量風(fēng)洞應(yīng)變天平信號的方法，包括：\n[0068] 步驟一、通過風(fēng)洞應(yīng)變天平向放大電路板的8個信號放大通道同時輸入應(yīng)變天平信號；\n[0069] 步驟二、所述放大電路板的各通道基于接收到的應(yīng)變天平信號，通過所述調(diào)理電路進行濾波放大后，輸出放大后的電壓信號Voutj；\n[0070] 步驟三、所述數(shù)據(jù)采集終端通過所述輸出連接器接收放大電路板各信號放大通道輸出的電壓信號Voutj；并基于各信號放大通道校準(zhǔn)參數(shù)k和b，采用如下公式計算出應(yīng)變天平輸出的電壓信號Vinj，\n[0071] Vinj＝(Voutj-bj)/kj\n[0072] 其中，j為0-7的8個信號放大通道，bj和kj分別為各放大信號通道擬合直線的斜率以及截距。\n[0073] 下表為一個通道的校準(zhǔn)方法和計算結(jié)果，其中X為Vin，Y為Vout，L為非線性誤差。\n[0074]\nVin(X) Vout(Y) X*Y ? ? 折算后的Y L\n-46.9909 -9414.40 442391.129 X的和的平方 0.075735 -9412.99989 -0.007001-37.8581 -7586.55 287212.3686 X的平方和 9843.71 -7586.254174 -0.001479-28.5646 -5726.30 163569.469 X的和 0.2752 -5727.36519 0.005326\n-19.1085 -3835.60 73292.5626 Y的和 -97.462 -3835.952899 0.001764\n-9.5717 -1928.04 18454.62047 X*Y的和 1968938 -1928.398968 0.001795-0.0003 -15.88 0.0047646 k 200.0203 -13.92433303 -0.009788\n9.5950 1908.00 18307.26 b -13.8643 1905.330788 0.013346\n19.1520 3818.00 73122.336 L(％)最小值 -0.00979 3816.92513 0.005374\n28.6400 5714.63 163667.0032 L(％)最大值 0.013346 5714.718069 -0.000440\n38.0452 7595.56 288974.5993 增益誤差(％) 0.010168 7595.949324 -0.001947\n46.9371 9373.12 439947.0708 ? ? 9374.510142 -0.006951\n[0075] 從表中可以看出非線性誤差和增益誤差都非常小，精度非常高。采用這種方案，首先所述前置放大器在對應(yīng)變天平的輸出信號進行測量前，因所述放大電路板的各信號放大通道一一進行了計量校準(zhǔn)，使得各信號放大通道的線性擬合參數(shù)更加準(zhǔn)確，所述數(shù)據(jù)采集終端基于校準(zhǔn)后的各信號放大通道的線性擬合參數(shù)，經(jīng)過計算得出應(yīng)變天平輸出的電壓信號更加精確，從而提高了整個測量系統(tǒng)的精確性，具有測量精度高，穩(wěn)定性好的有利之處。\n并且，這種方式只是一種較佳實例的說明，但并不局限于此。\n[0076] 這里說明的設(shè)備數(shù)量和處理規(guī)模是用來簡化本發(fā)明的說明的。對本發(fā)明的前置放大器的應(yīng)用、修改和變化對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。\n[0077] 如上所述，根據(jù)本發(fā)明，其一，本發(fā)明中的前置放大器，由于其集成了放大電路板和直通電路板在一個裝置上，由于采用了8通道直通電路連接，使該裝置既具有后端兼容老采集系統(tǒng)的特點，同時信號定義與放大通道定義相同，這樣有利于在天平端和采集端與放大電路板共用電纜；因其實現(xiàn)一個裝置同時具有放大和直通的功能，具有兼容性好的有益效果。\n[0078] 其二，本發(fā)明在應(yīng)用該前置放大器進行風(fēng)洞試驗測量時，由于其調(diào)理電路采用了高精度放大電路、濾波電路以及差分輸出電路，采用固定放大倍數(shù)，減少了電路的復(fù)雜性，使測量具有非常高的測量精度、測量可行性和穩(wěn)定性、測量抗干擾性以及傳輸抗干擾性。\n[0079] 其三，本發(fā)明中的絕緣隔離板，其當(dāng)前置放大器安裝在天平附近的機構(gòu)中時，將前置放大器的地與機構(gòu)進行電氣隔離，而與信號調(diào)理共地的數(shù)據(jù)采集終端的最終于大地相連，且大地與風(fēng)洞壁相連，這樣機構(gòu)與風(fēng)洞壁就實現(xiàn)了電氣隔離，所述前置放大器外殼既可以與測量系統(tǒng)屏蔽相連減小干擾又使機構(gòu)和風(fēng)洞壁之間可以設(shè)計硬件防碰撞裝置，當(dāng)風(fēng)洞壁和機構(gòu)發(fā)生碰撞時，反饋到整個測控系統(tǒng)，系統(tǒng)通過軟硬件實現(xiàn)安全保護。\n[0080] 其四，本發(fā)明中的輸入、輸出連接器，其插接口的防插錯設(shè)計，使得前置放大器在進行直通與放大進行切換時，只需要將輸入輸出連接器接頭連接到相應(yīng)的放大或直通功能的連接器插頭即可，更加簡單，可行性更高。\n[0081] 其五，本發(fā)明中在應(yīng)用該前置放大器進行風(fēng)洞試驗測量時，對放大電路板的各放大信號通道進行了一一校準(zhǔn)，使各通道的參數(shù)更加精確，進而使得采用該前置放大器的進行應(yīng)變天平輸出信號測量時的測量結(jié)果精確度同步提高。\n[0082] 盡管本發(fā)明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用。它完全可以被適用于各種適合本實用的領(lǐng)域。對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實現(xiàn)另外的修改。因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本實用并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。