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压阻式压力传感器温度补偿方法实现的研究

作　者: 刘鹏
导　师: 杨学友
学　校: 天津大学
专　业: 精密仪器及机械
关键词: 压阻式压力传感器 温度漂移 温度补偿 MAX1452 PIC18单片机
分类号: TH812
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 400次
引　用: 1次
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内容摘要


压阻式压力传感器具有精度高,灵敏度高,稳定性好、频率响应范围宽、易于小型化,便于批量生产与使用方便等特点,是一种发展迅速,应用广泛的新型传感器。但是由于半导体的温度特性,压阻式压力传感器会发生温度漂移,在相当程度上限制了压阻式压力传感器的应用。论文针对压阻式压力传感器在测量当中易发生温度漂移的缺点,研制了一种智能化的压阻式传感器温度补偿系统。该方法利用现代信号调理技术,以温度调理芯片为核心元件,采用计算机通过三次样条插值法对采集的温度补偿参数进行拟合,从而实现了对压阻式压力传感器温度漂移的高精度补偿。而且由于引入了高性能的单片机控制模块,使得此系统一次性可对多个压阻式压力传感器进行温度补偿。论文的主要工作如下:1.对压阻式压力传感器产生温度漂移原理进行了分析,深入分析了国内外对扩散硅压力传感器温度补偿的方法,总结利弊,确定了以数字化的温度调理芯片为主体的补偿方案。2.深入研究了MAX1452温度调理芯片的补偿原理,制定了系统的设计方案,完成传感器补偿原理的推导论证工作。3.根据总体设计要求划分温度补偿系统的各个功能模块,并确定各个模块的具体实现方案,以及绘制硬件电路板。4.针对MAX1452的补偿原理进行软件开发,设计传感器温度漂移的补偿流程。通过VC+ACCESS数据库的方式实现了高效的用户界面,并采用三次样条曲线对补偿参数进行拟合。5.针对单片机控制模块,在MPLAB8.30开发环境下,完成程序的开发,实现了对多路传感器补偿模块的控制。6.利用此补偿系统对传感器进行补偿并对其温度漂移测试,实验表明,补偿后的传感器非线性误差小于0.8%F.S,输出信号的温度漂移比补偿之前降低了一个数量级。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-17
  1.1 引言  8-10
  1.2 压阻式压力传感器温度补偿方法的研究  10-15
    1.2.1 硬件补偿方法  10-13
    1.2.2 软件补偿方法  13-15
  1.3 现代信号调理技术  15
  1.4 本文的主要意义及工作  15-16
  1.5 本章小结  16-17
第二章 温度补偿系统的结构设计与硬件实现  17-34
  2.1 MAX1452工作原理  18-21
    2.1.1 数模转换器  18-19
    2.1.2 镜像电流源  19-20
    2.1.3 可编程增益放大器  20-21
  2.2 传感器及MAX1452的数学模型  21-23
    2.2.1 传感器的数学模型  21-22
    2.2.2 MAX1452数学模型  22-23
  2.3 传感器温度补偿的实现  23-24
  2.4 温度补偿模块设计  24-29
    2.4.1 MAX1452温度补偿电路设计  24-27
    2.4.2 集成化精密电流变送电路  27-29
  2.5 微处理器控制模块  29-33
    2.5.1 微处理器控制芯片选择  29-30
    2.5.2 系统时钟选择  30-31
    2.5.3 在线调试工具  31
    2.5.4 电流选通电路  31-32
    2.5.5 串口通讯电路  32-33
  2.6 电源设计  33
  2.7 本章小结  33-34
第三章 温度补偿系统的软件实现  34-54
  3.3 上位机软件设计  34-44
    3.3.1 传感器补偿流程设计  34-36
    3.3.2 补偿数值拟合算法  36-39
    3.3.3 操作界面的设计  39-40
    3.3.4 数据库与控件的使用  40-44
  3.4 下位机软件设计  44-53
    3.4.1 单片机开发环境  44-45
    3.4.2 单片机程序设计  45-46
    3.4.3 单片机上行通讯的实现  46-48
    3.4.4 单片机下行通讯的实现  48-51
    3.4.5 单片机PID算法的实现  51-53
  3.5 本章小结  53-54
第四章 实验与分析  54-63
  4.3 电路测温度实验  54-56
  4.4 传感器温漂测试  56-58
  4.5 传感器补偿实验  58-63
    4.5.1 传感器预补偿  58-60
    4.5.2 传感器补偿实验及温漂测试  60-63
第五章 总结与展望  63-65
  5.1 全文总结  63-64
  5.2 工作展望  64-65
参考文献  65-67
发表论文和参加科研情况说明  67-68
致谢  68

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 仪器、仪表 > 热工量的测量仪表 > 压力仪表
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