高精度智能传感器补偿与标定系统的研究与开发

更新时间：2020-04-15 11:08:29 大小：3M 上传用户：六3无线电查看TA发布的资源 标签：智能传感器 下载积分：3分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

硅压阻式压力传感器因具有高灵敏度、良好的线性度和动态响应特性而得以广泛应用。但是由于传感器制造工艺的限制和硅材料的温度漂移特性,硅压阻式压力传感器在宽温区工作时会产生较大的零点温度漂移误差和灵敏度温度漂移误差,使用之前必须对其进行补偿。论文在分析研究现有补偿方法的基础上,提出了使用压力传感器专用智能信号调理芯片ZMD31050对硅压阻式压力传感器的温度误差进行补偿并同时实现标定的方案,设计开发了高精度智能压力传感器补偿系统。

系统硬件方面,设计了三种以ZMD31050为核心的传感器信号调理电路；设计了以MSC1211为核心的通信板卡电路,用于实现PC机与ZMD31050之间的信息交换,由基于24位高精度∑-△模数转换器的信号采集电路模块、I2C接口电路模块、复位及保护电路模块、RS232和RS485接口电路模块、基于PCB干簧继电器的多路接口切换模块和电源模块组成。

系统软件方面分为下位机软件设计、上位机软件设计和上下位机通信软件设计。下位机程序以Keil C51为开发工具,采用C语言编写,紧密结合单片机的硬件资源,使用模块化的设计思想,提高了代码的利用率。上位机以LabWindows／CVI为开发平台,编制了基于Windows操作系统的应用软件,对传感器补偿和标定的全部过程都是通过操作应用软件的人机对话界面完成。在应用软件中,基于通信板卡上的高精度模拟信号采集电路,并结合非线性校准算法,设计了虚拟的高精度电压表模块,以辅助传感器的校准和标定；设计了访问ACCESS数据库的模块,可方便的存储校准过程中产生的数据。上下位机通信采用了自行设计的通信协议,采用自行定义的数据帧进行通信,加入多重校验,提高通信的稳定性。

为了提高系统运行的稳定性和可靠性,分别从软硬件两个方面采取一系列的抗干扰措施,主要包括对电源和地的处理,印刷电路板的设计,“看门狗”技术和数字滤波技术等。

经测试实验,系统虚拟电压表经校准之后,精度为0.05％,满足系统要求；传感器经过该系统补偿和校准后,有效地减小了零点温度漂移误差和灵敏度漂移误差,智能压力传感器模块在-25℃～80℃温区上的综合误差为0.3％,符合工业使用要求。