应变仪是测量应力应变的重要手段,在机械设计、建筑业、航空航天工业中起着重要作用。应变仪在使用过程中,标定校准是一项必不可少的检验手段。无论是应变仪在出厂时的性能评定,还是在使用寿命期间的定期巡检,还是久置不用导致其性能参数出现变化的情况,都需要在使用前对其性能进行标定。标定校准是应变仪可靠工作的保障,也是法规的强制要求。但目前在各大研究所或科研机构,应变仪的标本定工作普遍存在手动操作、单通道逐点测量、操作工序繁复等缺点,标定效率难以提高。本课题的研发目的正是开发出一套专门针对应变仪的自动标定系统。本文在查阅国内外相关文献资料的基础上,详细阐述了应变信号的产生、测量原理,研究了仪器标定理论,并确定采用标准信号输入的标定方法。结合实际使用中的不同应变仪,研究了其内部所采用的测量方式,分析了其不同类型的标定需求,制定了针对本标定系统的功能要求。为了实现多通道应变仪的快速自动标定,本标定系统以Cortex-M3为控制核心,系统将标准应变信号加载到被测应变仪的输入端,对比被测应变仪的输出值和理论值,自动计算被测对象的测量精度和性能参数。在一般普适的标定情况下,标定精度不低于0.5%。系统硬件主体为一个带温度补偿的多通道标准应变信号发生器,其内部将功能进行了模块化设计,实现了:以100Ω、120Ω、350Ω、1KΩ四种常用应变片阻值为基准,模拟应变范围为-5%~+5%的电阻信号产生模块;配置有1/4桥、1/2桥(I型和II型)、全桥三种电桥标定模式的桥型切换模块;含有8条通道,并通过分时复用方式协同工作的通道切换模块。应变信号源的设计充分运用了电路元件复用的思想,通过控制继电器阵列的通断状态,改变电路拓扑结构,从而得到正确阻值和桥型的应变电阻信号。系统软件由上位机和下位机两部分组成,基于USB通讯协议,实现了控制命令与参数设置的传输。下位机在μC/OS II嵌入式操作系统平台上,使用C语言编程编写,实现了硬件合理调度、信号输出控制等功能。上位机软件采用Python语言在Qt中编写,创新采用贝叶斯统计思想和最小二乘法相结合的标定算法,实现了参数设置、温度的软件补偿、标定曲线可视化、性能参数计算、标定技术报告输出等功能。模块化的设计方法,使得软件系统易于修改、扩展。在实验室已有条件下,对标定系统进行了实验验证。完成了系统的功能性实验。实验结果表明:本标定系统可以快速输出应变仪的关键性能指标,准确完成标定任务,标定精度符合设计要求,能够有效提高标定效率。