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1、2005年第24卷第9期传感器技术(JournalofTransducerTechnology)13气压传感器信号采集与非线性校正122杨雷,卢广建,范保松(1.东莞理工学院,广东东莞523106;2.河南省气象局,河南郑州450003)摘要:利用电激励谐振筒式气压传感器测量气压,电激励谐振筒式气压传感器输出信号的频率与气压呈非线性关系,且与环境温度有关。通过对信号进行分频准确测量出信号的周期和频率,A/D转换测量环境温度进行温度补偿,用曲线拟合法准确计算出气压,气压测量的范围为450~1100hPa,测量误差小于0.3hPa。关键词:气压传感器;频
2、率测量;温度补偿;曲线拟合中图分类号:TM930.12文献标识码:A文章编号:1000-9787(2005)09-0013-03Signalacquisitionandnonlinearcorrectionforatmosphericpressuretransducer122YANGLei,LUGuang-jian,FANBao-song(1.DongguanUniversityofTechnology,Dongguan523106,China;2.HenanWeatherBureau,Zhengzhou450003,China)Abstract:E
3、lectricity-indecedresonatorpressuretransducerisusedtomeaureatmosphericpressure.Theoutputsignalofelectricity-indecedresonatorpressuretransducerisarectangularwave.Thesignal.sfrequencyisnonlinearwiththeatmosphericpressure.Therealationisrelatedtoenvironmenttemperature.Usingfrequenc
4、ydivided,thesignalfrequencycanbemeasuredaccurately.UsingtheA/Dconverter,theenvironmenttemperatureismeasured.Thentheatmosphericpressurecanbecalculatedaccuratelybymeansofthecurvefittingandtemperaturecompensation.Themeasuringrangeofatmosphericpressureis450~1100hPa.Theerrorislessth
5、an0.3hPa.Keywords:atmosphericpressuretransducer;frequencymeasurement;temperaturecompensation;curvefitting0引言而要求的误差在?0.3hPa以内,为满足性能要求,需要对在气象遥测系统中,气压是重要的参数之一。气压采采集的数据进行非线性处理。集系统有水银槽式气压仪、盒式气压仪和压电式谐振筒气1传感器的非线性特性压仪,其中,水银槽式气压仪易实现高精度测量,但不便于设计的气压采集系统采用了电激励谐振筒式压力传感遥测,而盒式气压仪精度低。目前,国内外普遍采
6、用的是压器,其输出为周期T(或频率f)与气压相关的TTL电平的矩电式谐振筒气压传感器。形波信号(下称原始信号)和一个与环境温度呈线性关系压电式谐振筒气压传感器能够将大气压力变为电信号的0~5V的模拟电压信号。输出信号频率与气压p一一输出,输出信号的频率为气压的函数。谐振筒式压力传感对应,单值连续,振动筒谐振频率的变化反应了气压的变5器的Q值(品质因数)高,达到10以上,输出信号的频率化。厂家在出厂前对该传感器进行了标定,分别列出了稳定;传感器灵敏度高,气压变化0.1hPa时就有响应;传感-30,-20,-10,0,10,20,30,40,50e情况下
7、,不同气压下器还具有低功耗、长寿命、宽工作温度范围、可承受恶劣环(450,500,550,600,650,700,750,800,850,900,950,1000,境、易实现遥测等特点,因此,被普遍采用。1070hPa)对应的周期T(单位是Ls)的数值。从数值上看,在基于GPRS的自动气象站中,气压检测使用了GDJ-5周期以及频率与气压呈非线性关系,且存在对温度的交叉电激励谐振筒式压力传感器,传感器输入、输出存在着严重灵敏度。图1说明了温度为0e时,频率与气压值的关系。的非线性关系。如果按照线性关系处理,气压在450~1070hPa范围内,测量结果的
8、最大非线性误差为7.72hPa,图2说明了在75kPa时,频率与温度的关系。收稿日期:2005-03-251
