可测上升流的海流传感器系统设计.pdf

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1、110传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2015年第34卷第3期DOI：10．13873／J．1000-9787(2015)03--0110--03可测上升流的海流传感器系统设计张永杰(合肥工业大学机械与汽车工程学院，安徽合肥230009)摘要：针对上升流引起的微弱信号在A／D转换前容易被传感器系统噪声所淹没的问题，将滤波、放大和A／D转换电路采用集成芯片AD7195处理，减少分立器件噪声，AD7195芯片内部集成差分放大器、交流激励和数字滤波器，同时具有24位高精度A／D转换功能。通过

2、搭建实验装置，采集数据和分析，测试了系统准确度。实验结果表明：该系统能够识别输入信号的误差为±0．4V，满足设计要求。关键词：海流传感器；AD7195；微弱信号中图分类号：TH766文献标识码：A文章编号：1000-9787(2015)03-0110--03’1一)esi‘~n0InOCeancurrentSensorSVStem1tire0rmeasuringupwellingZHANGYong-jie(SchoolofMechanicalandAutomotiveEngineering，HefeiUniversityofTechnolog

3、y，Hefei230009，China)Abstract：AimingatproblemthatweaksignalcausedbyupwellingiseasilyoverwhelmedbysensorsystemnoisebeforeA／Dconversion，thefiltering，amplificationandA／DconversioncircuitsareprocessedadoptingintegratedchipAD7195，reducediscretedevicenoise，differentialamplifier，AC

4、excitationanddigitalfihersareintegratedinAD7195chip，butalsohasfunctionof24bithigh—precisionA／Dconversion．BybuildingexperimentalapparatUs，collectdatasandanalyze，testsystemaccuracy．Experimentalresultsshowthaterrorofthesystemisabletoidentifyinputsignalis±0．4trV．whichmeetsdesig

5、nrequirements．Keywords：oceancurrentsensor；AD7195；weaksignal0引言经海流传感器测量，上升流引起的电桥输出电压变化值在21世纪是海洋的世纪，作为一个海洋大国，中国政府V数量级。为了精确采集海流传感器的微弱输出信号，高度重视海洋的开发，我国已明确提出建设海洋强国的战在前期研究的基础上，本文设计了一种高精度的海流传感略目标。上升流是海洋洋流的一种，当海水表层流场产器信号采集系统。生水平辐散时，海水表层以下产生沿直上升的海流，形成上1方案对比与选择升流。上升流把深水区大量的海水营养盐(磷酸盐、

6、硝酸对于微弱信号的测量，常用的方法是先对信号进行预盐等)带到表层，为鱼类提供了丰富的饵料，所以，上升流处理，再进行A／D转换J。实验的过程中发现，减少A／D显著的海区多是著名的渔场。因此，研究上升流对开发转换前的预处理电路可以降低噪声，也就是减少模拟电海洋资源具有不可估量的价值。路，增加数字电路，同时考虑减少元器件数量，减少干扰目前国内外的海流观测仪器大都是在水平方向上考察源。流速，而专门针对上升流的测量仪器很少J。基于这种情在研究过程中，基于上述思路先后选择了三种方案。况，前期，笔者已经设计出了一种可测上升流的三维海流传1．1采用AD771

7、4感器装置，该装置以电阻应变片为敏感元件，应变片电桥输该调理电路的设计思路是仪表放大器和滤波电路构成出信号随海流的变化而变化，只需准确测量电桥输出信号，信号预处理电路，处理后的信号由A／D转换电路进行A／D就能够精确地分析海流信息J。转换。通过对实验数据的分析发现，预处理电路引入的噪上升流的流速非常小，大约只有lO～一10cm／s_2J，声是主要的干扰源之一，因此，改进了该设计。收稿日期：2014-07-23基金项目：国家自然科学基金资助项目(41076061)第3期张永杰：可测上升流的海流传感器系统设计1．2采用HX711引脚上使用lMn的

8、上拉、下拉电阻，防止短路。基于对第一种方案的分析，选择HX711A／D转换芯片AGm做进一步的实验。HX711是一款高精度的24位A／D转换芯片，集成了差分放大器和