高精度智能傳感器補償與標(biāo)定系統(tǒng)的研究與開發(fā).pdf

1、硅壓阻式壓力傳感器因具有高靈敏度、良好的線性度和動態(tài)響應(yīng)特性而得以廣泛應(yīng)用。但是由于傳感器制造工藝的限制和硅材料的溫度漂移特性,硅壓阻式壓力傳感器在寬溫區(qū)工作時會產(chǎn)生較大的零點溫度漂移誤差和靈敏度溫度漂移誤差,使用之前必須對其進(jìn)行補償。論文在分析研究現(xiàn)有補償方法的基礎(chǔ)上,提出了使用壓力傳感器專用智能信號調(diào)理芯片ZMD31050對硅壓阻式壓力傳感器的溫度誤差進(jìn)行補償并同時實現(xiàn)標(biāo)定的方案,設(shè)計開發(fā)了高精度智能壓力傳感器補償系統(tǒng)。
　　

2、 系統(tǒng)硬件方面,設(shè)計了三種以ZMD31050為核心的傳感器信號調(diào)理電路；設(shè)計了以MSC1211為核心的通信板卡電路,用于實現(xiàn)PC機與ZMD31050之間的信息交換,由基于24位高精度∑-△模數(shù)轉(zhuǎn)換器的信號采集電路模塊、I2C接口電路模塊、復(fù)位及保護(hù)電路模塊、RS232和RS485接口電路模塊、基于PCB干簧繼電器的多路接口切換模塊和電源模塊組成。
　　 系統(tǒng)軟件方面分為下位機軟件設(shè)計、上位機軟件設(shè)計和上下位機通信軟件設(shè)計。下位

3、機程序以Keil C51為開發(fā)工具,采用C語言編寫,緊密結(jié)合單片機的硬件資源,使用模塊化的設(shè)計思想,提高了代碼的利用率。上位機以LabWindows／CVI為開發(fā)平臺,編制了基于Windows操作系統(tǒng)的應(yīng)用軟件,對傳感器補償和標(biāo)定的全部過程都是通過操作應(yīng)用軟件的人機對話界面完成。在應(yīng)用軟件中,基于通信板卡上的高精度模擬信號采集電路,并結(jié)合非線性校準(zhǔn)算法,設(shè)計了虛擬的高精度電壓表模塊,以輔助傳感器的校準(zhǔn)和標(biāo)定；設(shè)計了訪問ACCESS數(shù)據(jù)庫

4、的模塊,可方便的存儲校準(zhǔn)過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。上下位機通信采用了自行設(shè)計的通信協(xié)議,采用自行定義的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行通信,加入多重校驗,提高通信的穩(wěn)定性。
　　 為了提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性,分別從軟硬件兩個方面采取一系列的抗干擾措施,主要包括對電源和地的處理,印刷電路板的設(shè)計,“看門狗”技術(shù)和數(shù)字濾波技術(shù)等。
　　 經(jīng)測試實驗,系統(tǒng)虛擬電壓表經(jīng)校準(zhǔn)之后,精度為0.05％,滿足系統(tǒng)要求；傳感器經(jīng)過該系統(tǒng)補償和校準(zhǔn)后,有效地減小了