论文导读：在接收端，无线模块把测量端的数据接收给CPU，CPU在通过电脑的并行口RS232口或者串行口USB口显示到电脑上来进行数据的处理或者显示。一般的手机电池的都是4.2V/600～800mAh，电池需要供给传感器、前端的放大电路、A/D电路、CPU、无线模块，耗电量很大，特别是传感器和无线传输模块。而遥测电阻应变仪的主要好处是“无线”，顾名思义就是通过无线传输来进行数据的传输和信息的交换。
关键词：遥测电阻应变仪，CPU，无线传输
1 遥测应变仪的工作原理及其设计中问题的解决方案
1.1遥测应变仪的工作原理：
在测量端，变化的物理量通过传感器产生应变信号，应变信号进入放大器放大后进入A/D转换，把模拟信号转化为数字信号，单片机进行采样，通过无线模块把数据发送出去。在接收端，无线模块把测量端的数据接收给CPU，CPU在通过电脑的并行口RS232口或者串行口USB口显示到电脑上来进行数据的处理或者显示。
在这里，我们把从应变信号到发送的过程叫做前端，接收到保存数据或显示数据的过程叫接收端。在使用的时候可以一个前端对应一个接收端，也可以多个前端对相应一个接收端。在多个前端对应一个接收端的时候，每个前端都对应一个地址，前端不同地址不同，这样在接收端的接收就可以判断是哪个前端发过来的信号了。根据不同的地址和不同的信号，接收端的数据进行处理，就得到了每个测量点的电压值，在根据各自的传感器的灵敏度、放大倍数以及泊松比等等，把电压信号换算成应变值，显示出来。
1.2 遥测应变仪设计中问题的解决方案
遥测应变仪中最主要的实际问题就是耗电导致仪器不能长时间工作。前端的仪器为了方便，所以可以使用手机电池供电。一般的手机电池的都是4.2V/600～800mAh，电池需要供给传感器、前端的放大电路、A/D电路、CPU、无线模块，耗电量很大，特别是传感器和无线传输模块。
1.2.1无线传输模块的耗电量与传输距离成正比，也就是说，传输距离越大，需要的电流就越大。一般来说发送电流大于接收电流。在无线传输频率段的选择上，必须为无线电协会规定的业余频段。例如：遥测应变仪的无线模块可以选择常用的433MHz。同时根据不同的传输频率来选择不同类型和长度的天线。由于电池特性，我们选择的为低压微功耗的无线传输模块同时还可以在没有数据传输的时候可以让模块处于省电模式。
1.2.2传感器的耗电主要在于桥压的大小和电阻的大小。先说一下传感器的工作原理，传感器都是通过四个电阻组成惠斯登电桥,见图如下：
其中，AC两端接桥压，BD两端接测量，要求四个电阻阻值相等。可以组成1/4桥、半桥、全桥。1/4桥为R1、R2、R3、R4四个电阻中其中一个为应变片；半桥为R2和R4、R1和R3、或者R2和R3、R1和R4其中一对电阻为应变片；全桥为R1、R2、R3、R4全为应变片。由此可见，我们可以控制桥压的大小和电阻的大小来控制电流。一般来说，我们的传感器桥压控制在2V电压以下，电阻在60～1000欧姆之间。
1.2.3 前端的放大电路、A/D转换、CUP也要尽量省电。放电路都是单电源供电，在2.7～3.6V之间可以工作的低功耗放大器、A/D转换可以和CUP结合，使用一个带A/D转换的低压低功耗CUP。例如：MSP430单片机就为这一类型的单片机。这里的A/D转换的位数决定了仪器的精度，A/D转换的位数也高，精度越高。例如：一个12位的A/D转换的精度为1/4096，一个13位的A/D转换的精度为1/819。对应的精度越高的应变仪，价格也是越高。所以在实用的时候涉及到精度的选择，需要采集的应变值很小的话选择高精度的应变仪，应变值大的选择较低精度的应变值。这种CUP很多，而且大部分都带睡眠模式。CUP的睡眠模式的好处很大，主要就是为了省电。
在睡眠模式下，CUP把不工作的外围模块关闭，这样在工作状态下的CUP的耗电量是睡眠模式下的几百倍或者更高。用这种省电模式同样可以控制放大电路和传感器的供电，这样就让整个前端就处于省电模式。在需要测量的时候接收端发送一个采集命令信号给前端，前端可以把这个接收到的采集命令信号作为一个CUP的中断，对CUP进行唤醒从而使整个前端再次处于工作状态，对信号进行采集和传输。
由于电池的电量有限，这里我们提到的对于前端CUP的睡眠和唤醒适合静态应变的长时间的多次采集。对用动态应变的采集可以采用CUP的FIFO工作原理，边采边发的工作模式但是只能是短时间的。
对于接收端可以直接连接到电脑或者笔记本上，通过USB口或者RS232口对接收端供电。接收到的数据在电脑或者笔记本上通过上位机软件进行数据处理或者显示。对于一个测量点的不同状态下的不同时间段的应力应变值可以以曲线方式显示出来，更有利于测量者的分析和研究。论文参考网。
2遥测电阻应变仪的几点优势
2.1 使测量工作简单有序。我们试想一下，例如在一个桥梁结构应力的检测过程中，需要设置的测量点少则可能是几十个，多则几百乃至上千，在这样的工作量下，每个测量点都需要一个测量线来连接到仪器上，这样就需要几十根、几百根、乃至上千根的测量线。这就是前面我们所说的“布线”，看简单的操作重复几百次就不那么简单了，测量工作的百分之六十到七十都是“布线”。而遥测电阻应变仪的主要好处是“无线”，顾名思义就是通过无线传输来进行数据的传输和信息的交换。这样就大大的缩短工作时间，提高了工作效率。
2.2 大大提高了测量准确度。在测量中，物理量变化时，应变片阻值发生变化，应变片的电阻变化很小,信号很弱，BD两端产生电压差进入应变仪，经过应变仪的放大输出电压信号。论文参考网。如果传感器和应变仪之间为导线连接的话，由于导线的电阻使信号和桥压都产生压降，那么传感器的输出信号和仪器的输入信号产生误差，大大降低了测量准确度（即使导线的电阻很小，但应变片产生的信号很微弱）。遥测电阻应变仪因为无线传输，所以没有线路的损耗，既而有效了保证了测量的准确性。
2.3 有效的节约测量成本。论文参考网。在一项测量的成本中有将近一般的成本用于购买传输线，传输线为防止外部电磁干扰，特别是50Hz工频干扰，采用四芯以上的屏蔽线，所以价格十分昂贵。在一次桥梁应力结构测量中，一个测量点需要少则百米多则千米的传输线到仪器，所以一次测量几个测量点的话一就需要至少上万米的传输线，所以测量的成本可想而知。在遥测应变仪进行测量中，一个测量点需要一个无线发射/接收模块，把信号通过电磁转换传给总控制器，这样有效的节约了测量成本。
电阻应变仪的发展是和电子技术的发展分不开的,而集成电路、数字电路迅速发展使电阻应变仪的面貌焕然一新,它正朝着多点、高精度、自动化、数字化和数据自动处理的更好设计理念一步步的走下去。
【参考文献】
（1）刘迎春.传感器原理 设计与应用 北京：国防科技大学出版社，1993
（2）胡大可.MSP430系列超低功耗16位单片机原理与应用.北京：北京航空航天大学出版社，2001
（3）周小飞，张宏纲.认知无线电原理及应用.北京：北京邮电大学出版社，2007
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