硅压阻式压力传感器智能校准系统设计.pdf

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1、2014在仪表技术与传感器2014第3期InstrumentTechniqueandSensorNo．3硅压阻式压力传感器智能校准系统设计沈金鑫，夏静(南京理工大学机械工程学院，江苏南京210094)摘要：针对硅压阻式压力传感器存在非线性和温度漂移的现象，设计了一种传感器线性化与温度补偿的智能校准系统。系统由上位机、下位机两部分组成，上、下位机通过RS485接口通信。下位机选用C8051F350作为主控制器，实现压力和温度的采集、处理及传输。上位机应用软件使用LabVIEW编写，实现规范化多项式拟合算法。试验表明该系统能够满足硅压阻式压力传感器线性化和温度补偿的

2、要求。关键词：压力传感器；校准；非线性；温度漂移；C8051F350；LabVIEW；RS485中图分类号：TP217文献标识码：A文章编号：1002—1841(2014)03—0001—03IntelligentCalibrationSystemDesignofSiliconPiezoresistivePressureSensorSHENJin-xin，XIAJing(MechanicalEngineeringSchool，NanjingUniversityofScienceandTechnology，Nanjing210094，China)Abstract：

3、Aimingatnonlinearandtemperaturedriftphenomenaofsiliconpiezoresistivepressuresensor，theintelligentsensorcalibrationsystemisdesignedforlinearizationandtemperaturecompensation．Thesystemwascomposedofuppercomputerandlowercomputer，upperandlowercomputercommunicatedwitheachotherwiththeRS一485

4、bus．ThelowercomputersystemchoseC8051F350asthemaincontroller，toachievetheacquisition，processingandtransmissionofpressureandtemperature．PCapplica-tionsoftwarewaswritteninLabVIEW，toachievestandardizationpolynomialfittingalgorithm．Experimentshowsthatthesystemcanmeetthecalibrationrequirem

5、entsofsiliconpiezoresistivepressuresensor。Keywords：pressuresensor；calibration；nonlinear；temperaturedrift；C8051F350；LabVIEW；RS4850引言硅压阻式压力传感器具有体积小、精度高、灵敏度高、可靠耕_+fH霸lHILa上bV位IE机V性高等优点，广泛应用于航天航空、石油化工等场合的压力测量。但是由于非线性、零点热漂移、温度灵敏度漂移等影响，极大地限制了硅压阻式压力传感器的应用。非线性和温度补偿方式分为硬件补偿_l和软件补偿，由图1智能校准系统总体

6、框图于硬件补偿的成本较高，为了修正非线性和温度漂移的影响，2信号采集装置设计文中提出了一种基于C8051F350的硅压阻式压力传感器智信号采集装置由信号放大电路、A／D转换及主控制器、温度能校准系统，利用多项式拟合方法，对非线性和温度漂移进行传感器、通讯接口和电源电路组成，主要完成传感器压力信号和修正。环境温度的采集、处理和传输。信号采集装置电路图如2所示。1概述2．1信号放大电路硅压阻式压力传感器智能校准系统是基于C8051F350单由于传感器输出的模拟信号一般比较微弱，需要将信号放片机的传感器输出线性化和温度补偿的校准模块，可应用于各大至A／D转换范围内，以

7、进行传感器数据的采集。种传感器输出电压非线性和温度漂移的修正与补偿，采用上、C8051F350片内具有可编程增益放大器(PGA)，可对ADC下位机的方式构建智能校准系统，上、下位机通过RS485总线输入进行放大，可设置的放大倍数为l、2、4、8、16、32、64和按照制定的通讯协议进行通信、数据传输及下载修正系数。智128。由于压力传感器一般为2mV／V，桥压为10V时，满量程能校准系统总体框图如图1所示。输出电压为20mV，设置PGA放大倍数为8。工作原理：在上位机上发送数据采集命令，下位机接收并2．2A／D转换及主控制器分析上位机发送的命令，完成压力和温度的

8、采集与处理，并将C805