基于电阻应变片工程打桩应力传播方向测定仪的设计.doc

摘要:设计描述了基于电阻式应变片传感器的工程打桩应力传播方向测定仪及实现方法。该系统由AT89S51单片机控制，通过4位LED数码管显示所测应力的强弱。其电路构成主要有测量电路，差动放大电路，A/D转换，显示电路。测量电路利用电阻应变片传感器将打桩过程的应力信号转化成相应大小的电信号，通过差动放大电路将电信号放大到A/D转换芯片能够识别的范围，再将电信号转换成对应的数字信号，最终在LED数码管上显示所测应力的强弱。

关键词：电阻应变片传感器；差分放大器；A/D转换；LED数码显示器

目录

摘要

Abstract

第1章 绪 论-6

1.1 研究背景及意义-6

1.2 工程打桩附加应力计算方法概述-6

1.2.1 集中力作用下土中应力计算-6

1.2.2 分布荷载作用时的土中应力计算-6

1.3本设计研究的主要内容-9

第2章 应力传播方向测定的理论基础-10

2.1传感器的发展状况-10

2.2 传感器的集成化、多功能化、智能化-10

2.3 新材料开发与新工艺的采用-11

2.4 智能材料-11

第3章 设计任务与要求-12

3.1 设计任务-12

3.2 设计思路-12

第4章 方案设计与论证-12

4.1 整体方案-12

第5章 电子元器件的选取-12

5.1 电阻应变片的选择-12

5.1.1 电阻应变片简介-12

5.1.2 电阻应变效应-13

5.1.3 电阻应变片的主要特性-14

5.1.4 电阻应变片的优点-15

5.1.5 电阻应变片应具有的基本特性-15

5.1.6 应变片灵敏度的选择-15

5.1.7 应变片尺寸的选择-16

5.1.8 电阻值的选择-16

5.1.9 使用温度的选择-16

5.2 运算放大器的选择-16

5.3 模数转换(A/D)芯片的选取-18

5.3.1 A/D转换器的主要技术指标-18

5.3.2 逐次逼近式A/D转换原理-19

5.3.3 对A/D转换器TLC2543的概述-19

5.4 显示器的选择-21

第6章 硬件模块的具体实现方案-22

6.1 电源模块-22

6.2 传感器模块-22

6.2.1 直流电桥平衡条件-22

6.2.2 电压灵敏度-23

6.3 差动放大电路-24

6.4 A/D 转换-25

第7章 应力传播方向测定仪在工程打桩中的应用-26

7.1 对传统打桩方法的研究-26

7.1.1 桩基础概述-26

7.1.2 传统打桩方法对周边土壤挤压的受力分析-28

7.2 对改进打桩方法（梅花桩）的研究-31

总 结-34

致 谢-35

参考文献-36

附录-37