1. 研究目的与意义（文献综述）

传感器技术是当今世界令人瞩目的高新技术之一，是众多新技术革命的基础，是信息科学技术发展的一个重要的标志。

张力控制系统广泛应用于印刷等轻工业领域中，在收取和放卷材料时，为保证生产的质量和效率，保持恒定的张力是很重要的。卷材的加工最后一道工序一般就是将加工物卷成筒状。在这一过程中，卷绕的好坏将是决定产品质量的关键，卷得太紧，容易使材料变形、拉断，卷得太松又容易使材料不紧凑，不利于储藏、搬运和运输，为了避免这种情况的发生，系统需要根据卷材得性质，实时监测、控制材料收到的张力。

张力检测器，也叫张力传感器，是张力控制过程中，用于测量卷材张力值大小的仪器。张力传感感器是用晶体做成的,晶体是各向异性的，非晶体是各向同性的。某些晶体介质，当沿着一定方向受到机械力作用发生变形时，就产生了极化效应；当机械力撤掉之后，又会重新回到不带电的状态，也就是受到张力或压力的时候，某些晶体可能产生出电的效应，这就是所谓的极化效应。科学家就是根据这个效应研制出了张力传感器。按其工作原理又可分为应变片型和微位移型。应变片型是张力应变片和压缩应变片按照电桥方式连接在一起，当受到外压力时应变片的电阻值也随之改变，改变值的多少将正比于所受张力的大小；微位移型是通过外力施加负载，使板簧产生位移，然后通过差接变压器检测出张力^[1] ，由于板簧的位移量极小，大约±200μm，所以称作微位移型张力检测器。另外，由外型结构上又分为：轴台式、穿轴式、悬臂式等。典型的应用包括在工厂的加工过程中对处理相应处方的搅动容器的称量。检测器的力学测量和伺服水压控制系统被用于纸厂、钢厂、箔生产厂、电缆铺设和锯木厂的机器中。 典型的应用包括纸的张力测试、石油平台的系泊控制和其他。张力控制产品范围很广，任何时候都能为您提供精确的张力监测产品.这些产品能够通过简易的组合，搭建出满足需要的最理想的张力监测解决方案。

2. 研究的基本内容与方案

本课题的基本内容：熟悉无线传输模块的工作原理，设计一款可将张力信号无线传输到监控中心的无线传输型张力传感器。

本课题的目标：张力传感器不断采集当前的张力值，将张力变化信号传输至敏感原件，转换原件将其转换为检测装置所能接收识别的电子信号，经ad转换模块处理后传到stm32单片机，最后通过无线传输模块传输到监控中心.

本课题的基本技术方案：本系统由硬件和软件部分组成。通过张力传感器采集张力信号后，12位的ad转换模块, 可以实现对张力传感器模拟信号的数字转换；张力传感器输出的同时, 启动adc采样;对每50个ad值保存并求取其平均值, 以此类推, 新的一组值将代替旧值不断进行处理；每隔500ms实现一次张力均值的显示；处理器采用st公司32位arm cortex-m3内核微处理器，时钟频率达72mhz；市场上大部分张力传感器的输出是4~20ma的国际标准电流，因此，信号处理电路中使用变送器将其转换为0～3.3v的电压，以便控制器的处理；再经信号处理后通过无线传输模块发送；软件部分有stm32单片机程序的设计与编写。系统的总体框图如图1：

3. 研究计划与安排

1～3周：查阅相关文献资料，明确研究方向，确定研究内容，完成开题报告；

4～6周：完成无线传输型张力传感器硬件电路设计；

7～9周：完成无线传输型张力传感器软件设计；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]彭刚编著. 基于arm cortex-m3的stm32系列嵌入式微控制器应用实践.北京: 电子工业出版社,2008.

[2] 李朝青主编.单片机原理及接口技术.北京航空航天大学出版社，2013.7

[3]daniel.e.suarez.smartsensors and sensing technology.nova science publishers,2011.10