PTH503/708智能数字压力传感器接口模块
技术手册
1. 模块概述
PTH503/708智能压力传感器接口模块，采用最新的数字处理技术研发的新一代智能数字接口产品，具有高精度、高可靠性、使用和安装方便等特点。
PTH503/708智能压力传感器接口模块采用低功耗、宽电压设计。在不进行数字通讯的情况下，功耗不大于20mA 。电压范围是直流7VDC～24VDC。既可用太阳能或蓄电池供电，也可以采用工业现场的24VDC 供电。两级防雷设计，提高了产品的防雷能力。
PTH503/708智能压力传感器接口模块的通信采用RS485 通信协议，半双工工作方式，最高通讯速率57600BPS 。采用简单的ASCII 码命令格式，方便使用。最高采样速度10 次/秒。该变送器可以通过RS485 总线组成双绞线网络，特别适用于计算机控制系统中。
2. 模块性能参数
a. 压力输出精度0.1%FSO，温度输出精度±1℃；
b. 对压力传感器可进行零点、非线性、零位温度漂移、温度灵敏度漂移进行补偿；
c.激励方式，恒流0.2mA～2mA，或恒压5V，供电电源电压为7～24V；
d. 通信接口采用主从结构半双工RS485总线结构，通信速度1200，2400，4800，9600，19200，38400，57600可调；
e. 通信距离最大为1200米，一个通信段上可同时接32个模块；
f. 任意切换九种常用的压力单位MPa，KPa，PSI，Kg/cm2，mH2O，Bar，mmHg，atm，usr，各压力单位之间切换所带来的误差小于0.01%FSO；
g. 采样速率：10次/秒，采样位数15位；
h. 两级防雷设计，提高了防雷能力；
i. 外形尺寸：长方形17×49，可根据用户需要定制外形尺寸；
k. 工作环境温度－40℃～＋85℃，湿度30%～95%。
3. 模块外形及接线说明
4. 模块的通信协议和命令
模块采用RS485 通讯协议，半双工工作方式，串行传输速率：1200，2400，4800，9600，19200，38400 ，57600可选。帧格式：1 位开始位，8 位数据位，1 位停止位，无奇偶校验位。命令返回延迟时间：约10 毫秒。传输距离：1200 米。
4．1 ASCII 命令格式、命令及注解
发送命令：# a C C d d d d ；
#是命令的前导码，每一个命令都以 # 开头。
a是命令的地址码，用于区分该命令是发给哪一个PTH503/708模块的。可用 % 作为万能地址码，PTH503/708除响应与自己地址相符的命令外，所有的PTH503/708模块还响应地址为 % 的命令。
C C命令码由两个英文字母组成，可分为两种命令，读命令和写命令。
d d d d命令参数，由1～6 个十进制或十六进制数字组成。
；分号，ASCII 码的59（3BH），是DAP命令的结束码
一旦PTH503/708收到与自己地址码相符的合法命令，除RS和mb命令外，都要返回ASCII 格式的值。
返回命令：* D↙
* 是返回的前导码，每一个命令返回都以* 开头。
D是返回值，有可能是字符串，数字等。
↙回车符，ASCII 码的13（0DH），是DAP模块返回的结束码
万能地址：%是PTH503/708的万能地址码，无论PTH503/708自己的地址是多少，都要响应地址码为%的命令。当RS485 总线上只接有一只PTH503/708时，才能使用 %
作为地址发送命令。否则将产生总线竞争，有可能会损坏PTH503/708。
PTH503/708的ASCII命令及注解
OP（Output Pressure）读当前的压力值。
OP 是PTH503/708产品最主要的命令，读当前的压力值, 返回为固定长度的10 位
字节字符串。例如，读地址为1的PTH503/708的压力值
命令： #1OP；
返回：*+599.820↙
表示地址为1 的PTH503/708当前的压力为+599.820。压力的单位可用命令“U？”确定，当使用不同的单位时，返回字符的小数点位置可能不同。而在同一压力单位的情况下，小数点的位置是固定的。当用“mu”改变压力单位后，小数点的位置发生改变。如果比例因子不等于1，则OP 的返回值是实际压力值与比例因子的乘积。
OT（Output Temperature）读当前的温度值
返回为固定长度的7 位字节字符串。小数点保留一位。例如：
命令：# 1OT；
返回：*+22.1↙
表示地址为1 的PTH503/708当前的温度为+22.1℃
A？（Address？）读PTH503/708的地址码
例如：
命令： # 1A？；
返回： *1↙
表示有地址为1 的PTH503/708在RS485 总线上，否则，无返回。在网络应用时，如有多个PTH503/708在同一条RS485 总线上，可用A？命令搜索挂在总线上所有的PTH503/708。方法如下：依次执行命令“#1A？”, “#2A？”, “#3A？” ,……,“#ZA？”。如有返回字符串，并与地址码相同，表示有该地址的PTH503/708在总线上。
地址码的取值范围是ASCII 码的0～9，A～Z，a～z。%是PTH503/708的万能地址码。当仅接有一只PTH503/708时，可使用 % 作为地址的 A？命令，读该只PTH503/708的地址。例如：
命令 # %A？；
返回 *2↙
表示该只PTH503/708的地址是2。
U？（Unit?）) 读当前使用的压力单位,
直接返回当前使用压力单位的字符串。↙
例如：
命令：# 1U？；
返回：*0—Kpa↙
表示有地址为1 的PTH503/708目前使用的压力单位是Kpa，PTH503/708共有九种压力单位可供选择, 它们是0—Kpa，1—Mpa，2—PSI，3—Kg/cm2 ，4—mH2O，5—Bar，6—mmHg,，7—atm，8—usr （自定义），返回的字符串（压力单位）前有一个顺序数，有关usr 单位的定义请参考命令mu。另外，选择不同的压力单位，使用修改压力单位命令mu。
F？（FSO？）读最大量程的压力值,
返回当前压力单位下的最大量程值。例如：
命令：# 1F？；
返回：*+600.000↙
在不同的压力单位下最大量程值是不相同的, F？命令的返回值也发生相应的改变。M？（MSO？）读最小量程的压力值,
返回当前压力单位下的最小量程值。例如：
命令：# 1M？；
返回：*-100.000↙
在不同的压力单位下最小量程值是不相同的, M？命令的返回值也发生相应的改变。P？（Proportion?）读压力输出的比例因子
返回当前的比例因子。例如：
命令：# 1P？；
返回：*00.985↙
表示比例因子为0.985。此时OP 的返回值比实际的压力小（是实际的压力的0.985 倍）。所有OP 命令都是返回当前的压力值与比例因子的乘积，通常情况下比例因子为1，不会影响到OP 的返回值。比例因子主要用于测量液位时，液位高度与压力不匹配的场合。即比例因子用于校正液体密度不等于1 时，压力与液位的误差。
例如液体比重的倒数(比例因子)为δ=1.021, 压力单位为(米水)mH2O, 当压力为Pressure=11.250 mH2O, 则OP 的返回值将返回实际液体高度(H=Pressure xδ)的米值, H=11.25 x 1.021=11.486 m 高，即返回 *+011.486. 比例因子只能在工厂提供
的软件中设置。并且，一旦设定后用户不能更改压力单位,否则比例因子将复位到1.000。
比例因子的取值范围是：0.75～1.25 。
S ？（Shift To Zero?）是否已有“平移到零”操作（是否有皮重）？
返回当前“去皮重”操作的状态，如已去皮重返回*ON ↙，否则如无去皮重返回*OFF ↙。例如：
命令：# 1S ？； 返回：*ON ↙
有关去皮重，请参考去皮重的开关命令sz 。 N ？ 读产品序列号
返回产品的序列号，共16个字符。
例如：命令：# 1N ？； 返回：*0801160001↙ RS （Reset ）软件复位RS 命令
软件复位地址码指定的PTH503/708，无返回值，例如：
命令：#1RS ； 返回：
mu （Modify Unit ）修改压力单位
PTH503/708有九种压力单位可供选用，它们依次是0-Kpa ，1-Mpa ，2-PSI ，3-Kg/cm 2
，4-mH2O ，5-Bar ，6-mmHg, 7-atm ，8-usr 。mu 命令带有一位十进制数字的命令参数，取值范围0--8，其参数值分别按顺序代表对应的压力单位。例如：
命令：# 1mu0； 返回： *mu Done ↙
将地址1 的PTH503/708的压力单位改为 Kpa 。第九个压力单位usr 是用户自定义单位，由工厂根据用户的要求定义，如用户无特别要求，出厂时设定该单位为百分比，即该单位的满量程输出为100.00（表示100.00%），可用于测量各点压力到达满量程的程度。
为了保证各压力单位之间切换的换算精度小于0.01% ，和切换后OP 命令的分辨率小于0.01% ，同时考虑到PTH503/708产品本身的运算开销，PTH503/708规定满量
程的数值范围是 1.0000--60000 之间。如果压力单位切换后使满量程的数值超出了范围，则PTH503/708将拒绝mu 命令，不切换，而返回：Err 。压力切换后，应用U？命令检查是否是正确的压力单位。压力单位切换到新的单位，会使比例因子复位到1。ma （Modify Address）修改地址
PTH503/708的地址是一位数字或字母。地址范围为0～9、A～Z，a～z。 mu 命令带有一位十进制0～9 数字或A～Z、a～z 字母的命令参数，该参数是更改后的新的地址码。如果PTH503/708成功的执行了ma 命令将返回 *ma Done↙，例如：命令：# 1maZ；
返回：*ma Done↙
将地址1 的PTH503/708的地址改为 Z。地址修改后，用#ZA？命令串检查，应返回*Z。
mb（Modify Baud Rate）修改串行通讯的波特率
mb 命令带有一位十进制0～4 数字的命令参数，其参数值分别按顺序代表对应的波特率。PTH503/708产品使用RS485 半双工的串行通讯，有5 种通讯的波特率可供选用，它们按命令参数0～5 依次代表0：1200，1：2400，2：4800，3：9600，4：19200，5：38400，6：57600。
例如：命令：# 1mb3；
返回：无
将地址1 的PTH503/708的串行通讯的波特率改为9600，无返回字符串。修改后立即将主控机的波特率也相应改为9600，再用其它的命令检查是否通讯正常。
sz（Shift To Zero）“平移到零”（去皮重）
sz 命令将当前点置为“零”，即去皮重。sz 命令是一个开关命令，每执行一次sz 命令将循环“打开/关闭”置“零”功能，即“去皮重/不去皮重”。执行sz 命令后，如关闭“去皮重”，返回*sz OFF，如打开“去皮重”，返回*sz ON。例如：命令：# 1sz；
返回：*sz ON↙
将地址1 的PTH503/708去皮重。此时如压力保持不变，OP 命令的返回值一定是0。有关sz 命令的详细介绍以及与cz 的区别，请参看后面“零位和灵敏度的校正”一节。
cz （Calibrate Zero）零位校正
cz，cf 分别是零位和满量程校正命令，必须在计量室中，并配备高精度的压力标准下进行。在20℃的室温下，将压力设置为零压，保持足够长的时间，使PTH503/708的输出稳定，执行cz 命令将当前点置为零。如果PTH503/708成功的执行了cz 命令将返回 *cz Done，例如：
命令：# 1cz；
返回：*cz Done↙
cz 和cf 命令的参数并没有存入，一旦重新上电或RS 软件复位，将重新加载原有的零位和满量程参数。如果要存入cz 和cf 命令的参数，用st 命令。
cf（Calibrate FSO）满量程校正
cz，cf 分别是零位和满量程校正命令，必须在计量室中，并配备高精度的压力标准下进行。在20℃的室温下，将压力设置为满量程，保持足够长的时间，使PTH503/708的输出稳定，执行cf 命令将当前点置为满量程。如PTH503/708 成功的执行了cf 命令将返回 *cf Done↙，例如：
命令：# 1cf；
返回：*cf Done↙
cz 和cf 命令的参数并没有存入，一旦重新上电或RS 软件复位，将重新加载原有的零位和满量程参数。如要存入cz 和cf 命令的参数，用st 命令。
st （Store）存入零位和满量程参数
st 命令将用cz，cf 命令对PTH503/708的零位和满量程校正后的参数保存。如PTH503/708成功的执行了st 命令将返回 *st Done，例如：
命令：# 1st；
返回：*st Done↙
sp 备份模块参数
sp 命令把PTH503/708所有参数进行备份，一般用于出厂前，举行参数备份。如PTH503/708成功的执行了sp 命令将返回 *sp Done，例如：
命令：# 1sp；
返回：*sp Done↙
rp 恢复备份模块参数
rp 命令把PTH503/708备份的参数，置为工作参数。如PTH503/708成功的执行了rp 命令将返回 *rp Done，例如：
命令：# 1rp；
返回：*rp Done↙
4.2 出错信息
PTH503/708产品只对具有正确引导码并且与自身地址符相同的命令，才作出响应。如果引导码及自身地址符正确，但命令或命令参数错误。PTH503/708产品返回“*Err”,表示错误。错误的产生可能有以下原因：
1）错误的命令，前述命令以外的字符。
2）命令参数错误，如位数不对，十六进制和十进制的混淆等。
5. 零位与满量程的校正
（1）用去皮重和比例因子修正零位和满度输出
sz 命令是一个非常有用的命令，可以在任意时刻任意压力的情况下，设定当时的压力为新的起点“0”，而不会改变产品的灵敏度和实际“0”压输出。常使用sz 命令去皮重。并可以在任何时刻关闭sz 的功能。再一次执行sz 命令，使之返回“sz OFF”。sz 命令的返回是sz 命令执行后的状态。如sz 打开则返回“sz ON”，如sz 关闭则“sz OFF”，不要企图使用sz 命令的返回字符串去判断sz 的状态。因每执行一次sz，则sz 的状态都会反转变化，而且，原有的sz ON 时的皮重值，当执行sz 后都会丢失。要判断sz 的状态(是否已有去皮重),用S?命令。
在实际使用中，可以用sz 命令使PTH503/708的输出平移到“0”（去皮重），也可以使用比例因子对输出的灵敏度进行修正。这些修正措施都不会影响PTH503/708在工厂时标定的参数。可以再一次执行sz 命令关闭“去皮重“功能，或重新设置比例因子到”1“恢复原有的灵敏度。
比例因子可用于修正满度输出的偏差。可设定0.75~1.25 之间的比例因子，使OP的输出和二进制命令01 的输出为当时测量压力与比例因子的乘积。比例因子的设定不影响出厂是标定的灵敏度。图5 示意了sz 打开和关闭对OP 命令的影响。图5(A) 是sz 关闭(sz OFF) 时压力与OP返回值的关系, 设在压力值P1 时执行sz 命令,使
sz 打开，在sz ON 时，压力与OP 返回值的关系如图5(B)。
（2）用调校命令对零位和满度进行校正
cz、cf 命令必须在实验室的计量仪表上运行,用于校验产品。而sz 命令可以在用户RTU 的任何时刻执行。sz 命令用于计量压力的相对变化。
零位和满度可以用cz 和cf 命令进行校正。用户在使用过程中尽可能使用sz 命令和比例因子对零位和灵敏度（满度）进行修正。cz 和cf 命令将对出厂时标定的零位和灵敏度进行重新的校正，需要特别慎用。cz 和cf 命令主要用于当长时间的使用PTH503/708 的零位或灵敏度产生漂移后，或者由于计量部门的需要对PTH503/708重新计量标定时，使用比PTH503/708 高一级的标准压力源在计量室内重新标定PTH503/708 。分别使用cz 和cf 命令重新标定PTH503/708 的零位和灵敏度（满量程）。标定完成后用st 命令永久保存新的值，作为下次上电或软件复位后的值。
零位校正步骤：
⒈装PTH503/708和相关的压力标准等，确保压力无泄露、与计算机的通讯正常。
⒉置压力到零位，等待PTH503/708的输出稳定。
⒊向PTH503/708发送cz 命令。PTH503/708返回cz Done，表明PTH503/708已成功执行cz 命令。此时OP 命令的返回值应为0 。
⒋执行st 命令永久保存cz 命令调整的新值。
满量程校正步骤：
满量程的校正步骤与零位校正的类似，无论当前的压力单位是什幺，加满量程压力时，加到PTH503/708 产品出厂时给定的满量程压力即可，出厂时给定的满量程压
力可用F？命令读取。在任意一个压力单位完成校正即可，其它的压力单位自动完成。但为直观明了，最好选择与压力标准相同的压力单位。
1．安装PTH503/708和相关的压力标准等，确保压力无泄露、与计算机的通讯正常。
2．控制压力到满量程压力，等待PTH503/708的输出稳定。
3．向PTH503/708发送cf 命令。PTH503/708返回cf Done，表明PTH503/708已成功执行cf 命令。此时OP命令的返回值应与F？命令读取的值相同。
4．执行st 命令永久保存cz 命令调整的新值。
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SOR索尔压力开关 SOR公司（中文名称索尔公司）成立于1946年，是世界上唯一一家集生产各类机械及电子压力、差压、温度、流量、液位开关及变送器于一体的专业化国际公司，总部位于美国肯萨斯州州府，现有员工300人，其压力开关类产品产量位居世界第一。 压力开关产品主要采用静态O型圈密封的活塞-弹簧-膜片组合式结构，具有抗震、抗过压能力强，测量范围广且回差小、使用寿命长等特点。其生产的高静压低差压开关是世界上独一无二的。其核级压力及差压开关是世界上不多的取得IEEE认证的产品。 SOR的机械液位开关全部满足ANSIB31.1和B31.3国际电力和石化行业压力容器标准，包括机械式浮球及沉筒两类，其独特的分级冷凝球降温措施能够很好地保证液位开关的开关单元部分免受高温蒸汽的影响，可以可靠地应用于高温工况，越来越受到客户的青睐。 除机械类产品外，SOR的电子产品种类也是非常丰富的，包括热差式流量开关、非接触式超声波变送器、接触式超声波开关，射频导纳开关及变送器、以及集开关、变送器、实时显示三位一体的SGT，该仪表不仅有实时压力显示、独立的开关量输出，而且有4~20毫安模拟量输出。非接触式超声波变送器具有高能量、低频率、自动增益调节三大特点使其能够应用于诸如碳黑、干灰、啤酒、石膏等高粉尘、高泡沫及高雾气的复杂环境中，帮助很多用户解决了多年来用其他超声波产品甚至是雷达产品都解决不了的难题。
压力控制器(压力计） NN 2最大工作压力30 inHg 到 7000 psig 20.25mm活塞行程,使用寿命长 2设定点可调 210amps@250VAC 2CSA, CE 2NEMA 4, 4X, IP65 RN 2最大工作压力30 inHg 到 7000 psig 20.25mm活塞行程,使用寿命长 2设定点可调 210amps@250VAC> 2CSA, CE NEMA 4, 4X, IP65 L 2最大工作压力30 inHg 到 7000 psig 20.25mm活塞行程,使用寿命长 2设定点可调 210amps@250VAC 2CSA, CE UL: Class I, Group C, Div. 1 B32最大工作压力30 inHg 到 7000 psig 20.25mm活塞行程,使用寿命长 2设定点可调 210amps@250VAC 2CSA, CE UL/CSA: Class I, Group B, Div. 1; ATEX: Eex d IIC T6 V12双设定点 2最大工作压力30 inHg 到 4000 psig 20.25mm活塞行程,使用寿命长 2设定点可调 210amps@250VAC CSA, CE V22双设定点 2最大工作压力30 inHg 到 4000 psig 20.25mm活塞行程,使用寿命长 2设定点可调 210amps@250VAC UL/CSA: Class I, Group A, Div. 1; SnapSw: UL/CSA, ATEX, SAA
智能压力传感器的研究与开发 摘要 为了提高压力传感器的精度，解决功能单一的问题设计了一种新型的智能压力传感器。该压力传感器以MSP430单片机为控制核心，通过A/D转换接口实现对压力传感器的温度和压力信号的采集，利用BP网络算法实现了对采集信号的数据拟合，利用LED显示，利用RS485串口通讯实现数据交换及压力值输出，完成功能要求。 详细叙述了压力传感器的温度补偿方法，重点讨论了人工神经网络中的BP网络算法。BP网络算法主要包括BP网络的结构，基于MATLAB神经网络工具箱的BP网络仿真。根据BP网络的数据连接关系实现了BP网络的C语言表示，根据BP网络的权值、阈值由数组连接实现了向MSP430单片机的程序移植，完成信号的控制。提出了基于遗传模拟退火BP网络算法的压力传感器温度补偿系统。 设计了压力传感器的硬件电路。利用MPM280压力传感器测量压力，通过放大器实现温度和压力信号的放大，利用MSP430自带A/D转换的12位MSP430单片机实现信号处理，通过RS485实现输出，设计了显示功能，设计了丰富的电源电路，并且通过相应的电压转换芯片实现对各个模块的不同电压供电。 实现了压力传感器的软件设计，在MSP430编译软件IAR上利用C语言实现了初始化子程序，温度和压力A/D采样程序，BP网络信号处理子程序，显示子程序和RS485通讯子程序。设计了基于MATLAB GUI的串行通讯压力传感器标定软件，在GUI上实现了对单片机的信号采集，BP网络训练以及对单片机的串行通信实现的在线标定的功能。 研究设计的智能压力传感器具有体积小、精度高，并实现了基于MATLAB的BP网络在线标定。通过仿真对软、硬件进行了充分的调试，效果良好，在工业现场已经应用实现，在众多压力测控系统中有着广阔的应用前景。 关键词：压力传感器，MSP430单片机，温度补偿，BP网络算法
毕业设计任务书 一、题目 智能压力传感器系统设计 二、指导思想和目的要求 1.培养学生综合运用所学职业基础知识、职业专业知识和职业技能，提高解决实际问题的能力，从而达到巩固、深化所学的知识与技能； 2. 培养学生建立正确的科学思想，培养学生认真负责、实事求是的科学态度和严谨求实作风； 3.培养学生调查研究，收集资料，熟悉有关技术文件，锻炼学生的科研工作能力和培养学生的团结合作攻关能力。 三、主要技术指标 1.培养学生综合运用所学职业基础知识、职业专业知识和职业技能，提高解决实际问题的能力，从而达到巩固、深化所学的知识与技能； 2. 培养学生建立正确的科学思想，培养学生认真负责、实事求是的科学态度和严谨求实作风； 3.培养学生调查研究，收集资料，熟悉有关技术文件，锻炼学生的科研工作能力和培养学生的团结合作攻关能力。 三、主要技术指标 本设计主要设计一个智能压力传感器的设计，要求如下： 被测介质：气体、液体及蒸气 量程：0Pa～500pa 综合精度：±0.25%FS 供电：24V Dc（12～36VDC） 介质温度：-20～150℃ 环境温度：-20～85℃ 过载能力：150%FS 响应时间：≤10mS 稳定性：≤±0.15%FS/年 能实时显示目标压力值和保存参数，并能和上位机进行通信，并具有较强的抗干扰能力。 所需要完成的工作： 1.系统地掌握控制器的开发设计过程，相关的电子技术和传感器技术等，进行设计任务和功能的描述；
2.进行系统设计方案的论证和总体设计； 3.从全局考虑完成硬件和软件资源分配和规划，分别进行系统的硬件设计和软件设计； 4.进行硬件调试，软件调试和软硬件的联调； 5.查阅到15篇以上与题目相关的文献，按要求格式独立撰写不少于15000字的设计说明书及1.5万（或翻译成中文后至少在3000字以上）字符以上的英文翻译。 四、进度和要求 第01周----第02周：查阅相关资料，并完成英文翻译； 第03周----第04周：进行市场调查，给出系统详细的设计任务和功能，进行系统设计方案的论证和总体设计； 第05周----第07周：完成硬件电路设计，并用PROTEL画出硬件电路图； 第08周----第10周：完成软件模块设计与调试； 第11周----第12周：进行硬件调试，软件调试和软硬件的联调； 第13周----第14周：撰写毕业设计论文； 五、主要参考书及参考资料 1. 单片机原理及应用，张鑫等，电子工业出版社 2. MCS51单片机应用设计，张毅刚等，哈尔滨工业大学 3. MCS51系列单片机实用接口技术，李华等，北京航天航空大学 4. PROTEL2004电路原理图及PCB设计，清源科技，机械工业出版社 5. 基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究，曹卫芳，山东科技大 学，2005．5 6. 单片机应用技术选编，何立民，北京航空航天大学出版社，2000 7. 检测技术与系统设计，张靖等，中国电力出版社，2001
将压力转换为电信号输出的传感器。通常把压力测量仪表中的电测式仪表称为压力传感器。压力传感器一般由弹性敏感元件和位移敏感元件（或应变计）组成。弹性敏感元件的作用是使被测压力作用于某个面积上并转换为位移或应变，然后由位移敏感元件（见位移传感器）或应变计（见电阻应变计、半导体应变计）转换为与压力成一定关系的电信号。有时把这两种元件的功能集于一体，如压阻式传感器中的固态压力传感器。压力是生产过程和航天、航空、国防工业中的重要过程参数，不仅需要对它进行快速动态测量，而且还要将测量结果作数字化显示和记录。大型炼油厂、化工厂、发电厂和钢铁厂等的自动化还需要将压力参数远距离传送（见遥测），并要求把压力和其他参数，如温度、流量、粘度等一起转换为数字信号送入计算机。因此压力传感器是极受重视和发展迅速的一种传感器。压力传感器的发展趋势是进一步提高动态响应速度、精度和可靠性以及实现数字化和智能化等。常用压力传感器有电容式压力传感器、变磁阻式压力传感器（见变磁阻式传感器、差动变压器式压力传感器）、霍耳式压力传感器、光纤式压力传感器（见光纤传感器）、谐振式压力传感器等。 传感器的基本知识 一、传感器的定义 国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。 二、传感器的分类 目前对传感器尚无一个统一的分类方法，但比较常用的有如下三种： １、按传感器的物理量分类，可分为位移、力、速度、温度、流量、气体成份等传感器 ２、按传感器工作原理分类，可分为电阻、电容、电感、电压、霍尔、光电、光栅、热电偶等传感器。 ３、按传感器输出信号的性质分类，可分为：输出为开关量（“１”和"０”或“开”和“关”）的开关型传感器；输出为模拟型传感器；输出为脉冲或代码的数字型传感器。 关于传感器的分类： 1.按被测物理量分：如：力，压力，位移，温度，角度传感器等； 2.按照传感器的工作原理分：如：应变式传感器、压电式传感器、压阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、光电式传感器等； 3.按照传感器转换能量的方式分： （1）能量转换型：如：压电式、热电偶、光电式传感器等； （2）能量控制型：如：电阻式、电感式、霍尔式等传感器以及热敏电阻、光敏电阻、湿敏电阻等； 4.按照传感器工作机理分： （1）结构型：如：电感式、电容式传感器等； （2）物性型：如：压电式、光电式、各种半导体式传感器等； 5.按照传感器输出信号的形式分： （1）模拟式：传感器输出为模拟电压量； （2）数字式：传感器输出为数字量，如：编码器式传感器。 三、传感器的静态特性 传感器的静态特性是指对静态的输入信号，传感器的输出量与输入量之间所具有相互关系。因为这时输入量和输出量都和时间无关，所以它们之间的关系，即传感器的静态特性可用一个不含时间变量的代数方
压力传感器选型的三大要素 为新项目或设备选择压力传感器时，设计师通常比较关注关键设计参数，如压力范围、电流输出、介质兼容性以及环境条件等。然而，若要根据不同的应用选出合适的传感器，除以上参数外，还需考虑其它因素，常常被忽略的设计因素：压力传递介质（充油式和非充油式）、结构和传感技术类型。这也是压力传感器选型的三大要素。 一压力传递介质（充油式vs非充油式）在压力传感行业存在多种不同的传感技术，但所有传感器都可分为两大类：充油式和非充油式。充油式传感器是指在膜片和传感元件之间采用油液作为压力传递介质的传感器，例如基于微机电系统(MEMS)的电子传感器。 充油式传感器具有材料相容性(好)、成本低、易于集成到成套传感器系统中等特点，对许多制造应用都极具吸引力。虽然应用日益普遍，但相较于非充油式传感器，仍有不少缺点。 充油式设计的缺点是故障成本高。一旦传感膜片因过压或制造缺陷而破裂，那么油液就会泄漏至应用中并污染系统。油液进入系统会损坏关键的部件，造成成数千乃至数百万美元的损失，损失程度视具体应用而异（如，代价昂贵的燃料电池系统）。更糟的是，许多系统一旦被油液污染，几乎就没有修复的可能。相比之下，非充油式设计不仅能消除因故障导致污染的可能性，而且还可承受更高的过压冲击。 二结构压力传感器在应用中的服役时间是挑选传感器的关键指标之一。一般而言，全焊接结构的传感器，设计更坚固、耐用，在许多苛刻应用中的使用寿命都较长。另外，还要考虑接头在外壳上的焊接牢固度。要知道，在应用现场，这些装置常常会暴露在影响传感器工作的非理想环境下。 确保制造商不仅能够提供多种压力接头，包括1/4”和1/8”NPT等标准口径，而且还能够视需要量身定制过程接头。即使再坚固耐用的设计也有可能受潮湿环境影响，因此部分传感器需防潮保护以防止接头引脚的四周被腐蚀。 如果担心保护传感器受恶劣环境侵蚀，则选择IP防护等级满足安装需求的传感器。传感器可提供多种IP防护等级。其中，IP65级防护的型号可提供抵御粉尘渗入和喷嘴喷水的全面保护。 IP67级防护的传感器能够防护灰尘侵入以及短暂浸泡。IP69K级防护则适用于高
密级： NANCHANG UNIVERSITY 学士学位论文 THESIS OF BACHELOR （2009—2013年） 题目智能化压力传感器的设计 学院：环化学院系测控系 专业班级：测控技术与仪器093班 学生姓名：钟刚学号： 5801209114 指导教师：刘诚职称：讲师 起讫日期： 2013.3.15—2013.6.6 南昌大学 学士学位论文原创性申明 本人郑重申明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。
作者签名：日期： 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密□，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密□。 （请在以上相应方框内打“√”） 作者签名：日期： 导师签名：日期：
传感器及转换器形成系统的“前端”，没有它，许多现代化的电子系统都无法正常工作。传感器已广泛的应用于工业控制系统和能源工业装置当中（如石油和天然气的生产、配电工业）。它们也是制造录音机和录像机这些原始设备产品的重要内在组成部分。大多数这些数字电子系统之所以具有普遍性和强大优势是得益于传感器广泛应用于这些电子电路中。 本课题将深入研究智能压力传感器系统理论及其在压力测试方面的应用，对新型智能压力传感器系统的智能化功能、智能化软件和硬件配置进行全面的设计。提出了一种差动电容式传感器的前置电路,基于电容/ 电压转换的原理,对微小电容变化量进行测量。电路输出的直流电压与差动电容变化量成线性关系,且能对偏差电容和电路的漂移进行自动补偿。 完善智能化软件，实现温度补偿、自动校准、总线数字通讯、自动增益控制等多种智能化特性，使智能化程度尽可能的提高。 关键词：传感器；压力；智能化。
Force Measuring Option Exlar GSX and I Series Actuators GSX Series Linear Actuator ? Measuring of compressive loads with optional bi- directional load measurement ? Integrated strain gauge load cell ? 10 VDC external excitation ? 2 mV/V sensitivity ? +/- 1% linearity ? +/- 0.5% repeatability ? Hysteresis, 1% nominal ? 250 Hz frequency response ? Factory calibrated ? Compatible with standard gauge monitors and PLC strain gauge input cards ? Requires external excitation ? Totally enclosed within the actuator’s sealed housing, and connectorized for ease of use Force Measuring Actuators Exlar offers select models of its GSX and I Series actuators with integral force measuring capability. This option is avail- able in the GSX30, 40, 50 & 60 models and the I30 and 40 models. In both product lines a load cell is embedded within the actua- tor allowing it to directly mea- sure the force being applied by the actuator’s output rod. The strain gauge load sensor used to measure applied force is mounted inside the actuator’s case, protecting it from exter- nal damage and guaranteeing accurate and consistent force data. A separate connector is sup- plied for connecting the internal load cell to an external strain conditioner/ampli? er required to excite the strain gauge sen- sor. Alternatively, Exlar can offer strain gauge conditioners to provide a high level output signal, either 0-10V or 4-20mA. Alternatively, any one of nu- merous conditioners/ampli? ers available can be used for this purpose. Features Applications ? Fastening and Joining ? Riveting ? Bag Sealing ? Thermoforming ? Welding ? Fillers ? Formers ? Clamping ? Molding ? Precision Grinders ? Precision Pressing ? Interference Detection ? Die Cutters ? Injection Molding ? Tube Bending ? Stamping ? Test Stand Lifts ? Tension Control ? Wire Winding ? Parts Clamping ? Dispensers ? Circuit Board Testing ? Blood Processing Strain Gauge Ampli? er I Series Linear Actuator
目录 1 概述 2 工作原理 1. 2.1 电阻应变片 2. 2.2 陶瓷型 3 选型要点 4 常见故障 5 四个无法避免的误差 6 抗干扰措施 7 八大发展趋势 将压力转换为电信号输出的传感器。通常把压力测量仪表中的电测式仪表称为压力传感器。压力传感器一般由弹性敏感元件和位移敏感元件（或应变计）组成。弹性敏感元件的作用是使被测压力作用于某个面积上并转换为位移或应变，然后由位移敏感元件或应变计转换为与压力成一定关系的电信号。有时把这两种元件的功能集于一体。压力传感器广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。 力学传感器的种类繁多，但常用的压力传感器有电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传感器，光纤压力传感器等。应用最为广泛的是压阻式压力传感器，它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。 压力传感器是使用最为广泛的一种传感器。传统的压力传感器以机械结构型的器件为主，以弹性元件的形变指示压力，但这种结构尺寸大、质量轻，不能提供电学输出。随着半导体技术的发展，半导体压力传感器也应运而生。其特点是体积小、质量轻、准确度高、温度特性好。特别是随着MEMS技术的发展，半导体传感器向着微型化发展，而且其功耗小、可靠性高。 压阻式应变压力传感器的主要由电阻应变片按照惠斯通电桥原理组成。 电阻应变片
一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。它是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变 电阻应变片内部结构 片两种。金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变， 使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小，一般这种应变片都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处理电路（通常是A/D转换和CPU）显示或执行机构。 金属电阻应变片的内部结构 如图所示，是电阻应变片的结构示意图，它由基体材料、金属应变丝或应变箔、绝缘保护片和引出线等部分组成。根据不同的用途，电阻应变片的阻值可以由设计者设计，但电阻的取值范围应注意：阻值太小，所需的驱动电流太大，同时应变片的发热致使本身的温度过高，不同的环境中使用，使应变片的阻值变化太大，输出零点漂移明显，调零电路过于复杂。而电阻太大，阻抗太高，抗外界的电磁干扰能力较差。一般均为几十欧至几十千欧左右。 惠斯通原理
压力传感器的选用 【学员问题】压力传感器的选用？ 【解答】压力传感器、压力变送器的种类及选用 压力传感器及压力变送器分为表压、尽压、差压等种类。常见0.1、0.2、0.5、1.0等精度等级。可丈量的压力范围很宽，小到几十毫米水柱，大的可达上百兆帕。不同种类压力传感器及压力变送器的工作温度范围也不同，常分成0~70℃、-25~85℃、-40~125℃、-55~150℃几个等级，某些特种压力传感器的工作温度可达400~500℃。 压力传感器及压力变送器基于不同的材料及结构设计有着不同的防水性能及防爆等级，接液腔体由于材料、外形的差异可丈量的流体介质种类也不同，常分为干燥气体、一般液体、酸碱腐蚀溶液、可燃性气液体、粘稠及特殊介质。压力传感器及压力变送器作为一次仪表需与二次仪表或计算机配合使用，压力传感器及压力变送器常见的供电方式为：DC5V、12V、24V、12V等，输出方式有：0~5V、1~5V、0.5~4.5V、0~10mA．0~20mA．4~20mA 等及Rs232、Rs485等与计算机的接口。 用户在选择压力传感器及压力变送器时，应充分了解压力丈量系统的工况，根据需要公道选择，使系统工作在最佳状态，并可降低工程造价。 压力传感器常见精度参数及试验设备 传感器静态标定设备：活塞压力计：精度优于0.05%数字压力表：精度优于0.05%直流稳
压电源：精度优于0.05%. 传感器温度检验设备：高温试验箱：温度从0℃～+250℃温度控制精度为1℃ 低温试验箱：温度能从0℃～-60℃温度控制精度为1℃ 传感器静态性能试验项目：零点输出、满量程输出、非线性、迟滞、重复性、零点漂移、超复荷。 传感器环境试验项目：零点温度漂移、灵敏度漂移、零点迟滞、灵敏度迟滞。（检查产品在规定的温度范内对温度的适应能力。此项参数对精度影响极为重要） 压力传感器使用留意事项 压力传感器及压力变送器在安装使用前应具体阅读产品样本及使用说明书，安装时压力接口不能泄露，确保量程及接线正确。压力传感器及压力变送器的外壳一般需接地，信号电缆线不得与动力电缆混合展设，压力传感器及压力变送器四周应避免有强电磁干扰。压力传感器及压力变送器在使用中应按行业规定进行周期检定。 以上内容均根据学员实际工作中遇到的问题整理而成，供参考，如有问题请及时沟通、指正。 结语：借用拿破仑的一句名言：播下一个行动，你将收获一种习惯；播下一种习惯，你将收获一种性格；播下一种性格，你将收获一种命运。事实表明，习惯左右了成败，习惯改变人的一生。在现实生活中，大多数的人，对学习很难做到学而不厌，学习不是一
压力传感器、液压压力传感器 压力传感器是把带隔离的硅压阻式压力敏感元件封装于不锈钢壳体内制作而成。它能将感受到的液体或气体压力转换成标准的电信号对外输出，压力传感器广泛应用于供/排水、热力、石油、化工、冶金等工业过程现场测量和控制。 压力传感器性能指标： 测量介质：液体或气体（对不锈钢壳体无腐蚀） 量程：0-1MPa 精度等级：0.1%FS 、0.5%FS （可选） 稳定性能：±0.05%FS/年；±0.1%FS/年 输出信号：RS485、4~20mA （可选） 过载能力：150%FS 零点温度系数：±0.01%FS/℃ 满度温度系数：±0.02%FS/℃ 防护等级：IP68 环境温度：-10℃～80℃ 存储温度：-40℃～85℃ 供电电源：9V ～36V DC ； 结构材料： 外壳：不锈钢1Cr18Ni9Ti 密封圈：氟橡胶 膜片：不锈钢316L 电缆：φ7.2mm 聚氨酯专用电缆 ◆ 标准 螺纹引压测量方式。 ◆ 全不锈钢结构，防护等级IP68。 ◆ 测量精度高达0.1级。 ◆ RS485、4~20mA 输出可选。 ◆ 聚氨酯专业电缆，耐高温、耐腐蚀。 压力传感器DATA-52系列
电气连接： 外形尺寸： 单位：mm DATA-52系列压力传感器接口螺纹：标准M20×1.5或G1/2。 产品选型： 产品型号 精度 通讯接口 备注 DATA-5201 0.5% RS485 1.订货时，请说明量程。 2.产品标配2米电缆，超出部分需另付费用。 DATA-5202 0.5% 4~20mA DATA-5211 0.1% RS485 压力 变送器 红色 蓝色 黄色 白色 电源+ 电源- RS485(A)输出 RS485(B)输出 压力 变送器 蓝色 红色 电源+ 4~20mA 输出 RS485输出接线图（四线制） 4~20mA 输出接线图（两线制） DATA-52系列压力变送器 DATA-52 系列压力变送 器
智能压力传感器外文翻译文献 (文档含中英文对照即英文原文和中文翻译) 译文： 基于C8051F350的智能压力传感器的设计 摘要 为了克服传统的压力传感器的缺陷。设计一种智能压力传感器，根据组合物的应用范围的智能传感器系统中，进行温度校正，充分考虑共同的组件之间的连接参数协调，我们选择了一个良好的可用性、高可靠性和低成本元件，80C51单片机进行控制和处理，对于整个测量系统组成而言，该系统具有自动测量、放大、A / D转换的温度和压力参数、微弱信号的锁定放大、相敏检波（PSD）、共模信号抑制、采集到的信号消噪处理、交叉敏感的脱钩的功能，并能够将结果显示，它还具有自动自检、温度补偿和上侧的通信和其它功能。 关键词：压力传感器，锁-放大器;80C51F350的单片机硬件电路 手稿编号:1674-8042（2011）02-0157-04 DIO：10.3969/j.issn.1674-8042.2011.02.14
1 引言 随着时代的发展，电子计算机，自动化生产，调制解调器信息，军工，交通运输，化工，环保，能源，海洋开发，遥感，空间科学与技术，传感器的需求越来越大的发展，其应用已渗透进入该地区国民经济各个部门和人们的日常的日常文化生活。可以说，从太空到海洋，从各种复杂的工程系统的基本日常生活的必需品不能分开从各种传感器，传感器技术，为国民经济的日益发展，起着巨大的作用。然而。目前市场上销售的智能传感器有许多不足之处，如单天资讯指标和质量参差不齐。这样的设计总结了上述缺陷，以往的经验的基础上，使用锁相放大器，相敏检波，并巧妙地解决了有用信号从噪声中提取的低缺陷和问题的去耦的交叉灵敏度和使用的技术双电源供应电力，以及提高系统性能，增加新的故障诊断和使用一个共同的数字的接口技术和国际市场的通信协议等。因此，有非常广阔的应用前景。 2 系统硬件设计 智能传感器的传感器_信息的检测和处理。智能传感器包括收集，处理，交流信息的功能。它是集成传感器和微处理器的产品的组合。智能压力传感器的组合物，如图2.1所示。 图2.1 基于CS051F350的智能压力传感器框图 设计主要是提供了一个稳定的电源电压，结合单片机通过外围电路设计。然后，单RS485通信接口 电源 单片机（C8051F350） 温度传感器 锁定增强 压力传感器 传感器校正
前言 (1) 1 压力传感器 (1) 1.1压力传感器的简介 (1) 1.2 压力传感器的种类 (1) 1.3压力传感器的结构与特点 (1) 2 智能压力传感器 (1) 2.1智能压力传感器的构造 (1) 2.2智能压力传感器的作用 (2) 2.3智能压力传感器的优势 (2) 与传统传感器相比，智能压力传感器的特点是： (2) 2.4智能压力传感器的前景 (3) 3 智能压力传感器的系统设计 (3) 3.1系统结构整体设计 (3) 3.2系统的特点 (3) 4 系统硬件设计 (4) 4.1前端传感器模块 (4) 4.2信号调理电路模块 (5) 4.3 A/D转换模块 (5) 4.4微处理器 (8) 4.5显示模块 (9) 4.6温度补偿模块 (11) 4.7 硬件设计原理图 (11) 5软件程序设计 (16) 5.1软件程序语言介绍 (16) 5.2程序流程图 (16) 5.3 C语言程序设计 (16) 6问题与探究 (16) 7总结.......................................... 错误!未定义书签。
参考文献 (17)
前言 压力传感器是目前最为大众常见所知的传统传感器，这种传感器以压力形变为指标体现压力变化，这种结构传感器存在质量大，敏感度低，不能和电路器件相连使用等缺陷。随便科技的进步，半导体的迅猛发展，半导体压力传感器的诞生弥补了这些不足，半导体压力传感器，不仅体积小，重量轻，而且可以和电路元器件配套使用，从而大大的提高了智能化和可操作性。压力传感器大大的推动了传感器的发展，让人们能够更好的实现压力体现发展。 1 压力传感器 1.1压力传感器的简介 压力传感器是最为普遍的一种传感器，大多使用在各种自动化环境中，涉及到电力石化，军工科技，船舶制造，数码产品等多方面。一般压力传感器都是用模拟信号转换成输出信号，将输出信号转换为数值表现。这种转换方式大大的提高了工作效率。进而为智能化提供了强有力的发展基础。 1.2 压力传感器的种类 压力传感器通常分为以下几种：1；电容式，2；电阻式，3；压电式，4；电感式，5；智能式。智能式传感器是通过和微处理器相连，与传感器相结合，从而产生了智能化效果，它具有信号处理，信号记忆和逻辑思辨的能力。 1.3压力传感器的结构与特点 本次论文采用差压式电容传感器，电容式传感器灵敏度高，性价比高，操作简单，质量高，过载能力强，在极端环境下，能够稳定工作，提供持续的传感能力，保证了整个元器件工作，并把环境影响降到最低，特点鲜明。 2 智能压力传感器 2.1智能压力传感器的构造 智能压力传感器是利用精密机械制造工艺和集成电路原理，将智能芯片和传感器紧密结合在一个半导体原件上，与传统传感器相比，智能式传感器体积更小，质量小，适用围更大。整个智能压力传感器结构如下图所示；
匡亘垂塑雯亚亟壅垂薹蛩 传感器与仪器仪表 文章编号＂１００８－－０５７０（２００８）１２－－１－－０１２７．－０２ 一种压力传感器动态数字滤波的实现方法 ＡＭｅｔｈｏｄｆｏｒ Ｄｙｎａｍｏ，ｄｉｇ加ｔｆｉｌｔｅｒＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＰｒｅｓｓｕｒｅＳｅｎｓｏｒｓ （南京工业大学）毛丽民孙冬梅程明霄 ＭＡＯ Ｌｉ－－ｍｉｎＳＵＮＤｏｎ９?ｍｅｉ ＣＨＥＮＧＭｉｎｇ－－ｘｉａｏ 摘要：本文运用高斯一牛顿法，根据压力传感器的响应曲线建立了传感器的动态模型。该方法可使拟合结果逼近无偏估计。从而提高拟合的精度。为提高传感器动态特性．采用零极点配置法根据动态模型设计了动态补偿数字滤波器。运用Ａｌｔｅｒａ提 供的ＤＳＰＢｕｉｌｄｅｒ开发工具从Ｓｉｍｕｌｉｎｋ模型自动生成ｖＨＤＬ代码．并在ＦＰＧＡ上实现了３阶ｌｌＲ的数字滤波器，通过仿真取得了较好的效果。 ． 关键词：高斯—牛顿法；压力传感器：数字滤波器
中图分类号：ＴＰ２１２ 文献标识码：Ａ Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｕｔｉｌｉｚｅｓＣ，ＢＵＳＳ—Ｎｅｗｔｏｎｍｅｔｈｏｄ．ｈａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｔｈｅ ｆｌｌｊ，ｌｌＳＯｒ ｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｌａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅ．８Ｐ，ｎ，ｓｏｌｒ ｒｅ． ｓｐｏｎｓｅＣｌｌｌＷｅ．Ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄ ｅｌｌｌｌ．ｂ］ｅ ｔｈｅｆｉｔｔｉｎｇｒｅｔｓｕｈ ｔｏ ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｈｅｕｎｂｉａｓｓｅｄｅｓｔｉｍａｔｅ，ａｎｄＰ，ｎｈａｌｌＣｔｐ ｆｉｔｔｉｎｇｐｒｅｃｉｓｉｏｎ．Ｄｙｎａｍｉｃａｌ ｃｏｒｎ?
ｐｅｎｓａｔｏｒｄｉｇｉｔａｌｌ融ｔｅｒｆｏｒＰｒｅｓｓｕｒｅ．ｆｌＰ，ｌｌｓｏｒｈａｓｂｅｅｎｄｅｓｉｇｎｅｄ ｂｙｚｅｒｏ—ｐｏｌｅｐｌａｃｅｍｅｎｔａｃｅｏｒ（１ｉｎｇ ｔｏ ｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｌ ＵｓｉｎｇＤＳＰＢｕｉｌｄｅｒｗｈｉｃｈｐｒｏｖｉｄｅｄｂｙ Ａｌｔｅｒａｈａｓａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙｐｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅＶＨＤＬｃｏｄｅ ｆｒｏｍｔｈｅＳｉｍｕｌｉｎｋｍｏｄｅｌ，ｈａｓ ｒｅａｌｉｚｅｄ １ｔ ３ ｓｔｅｐｓＩＩＲｆｉｌｔｅｒ Ｏｉｌ ＦＰＧＡ，ａｎｄｔａｋｅｔｈｅ＃ｒｏｏｄ ｅｆｆｅｃｔｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ． ‘ Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｇａｕｓｓ－Ｎｑｅｗｔｏｎｍｅｔｌａｏｄ；Ｐｒｅｓｓｕｒｅｓｅｎ．ｓｏｌ＇；Ｄｉｇｉｔａｌ脚ｔｅｒ
本科生毕业设计（论文）开题报告题目：智能化压力传感器的设计 学院：环境与化学工程学院系化工系 专业：测控技术与仪器 班级： 学号： 姓名： 指导教师：刘诚 填表日期：年月日
一、选题的依据及意义 随着计算机技术和传感器技术的发展，两者的结合也愈来愈紧密，智能化传感器作为两者结合的新兴的研究方向，越来和越受到更多人的关注。近年来，虽然取得了一定的研究和开发成果，但是实际的需求还远远得不到满足。压力测控系统正急需发展，已经开发和使用的压力传感器在无法满足需求，智能化的压力传感器系统，即将信息采集、信息处理和数字通信功能集于一身，能自主管理的开发和使用具有巨大意义。 此次选题是打算对智能压力传感器系统理论及其压力测量方面的应用进行深入研究，提出对智能压力传感器的设计开发和设计。利用集成程度高，功能强大的新型微处理器控制压力传感器，微处理器内部集成大量模拟和数字外围模块，会具有很强大的数据处理能力。 此次论文将在对智能压力传感器系统的智能化功能深入研究的基础上，设计了较为完善的智能化软件，实现了自动增益控制、温度补偿、自动校准、总线数字通讯等多种智能化特性，使传感器具有较高的智能化程度。提出了利用传感元件自身特性实现温度补偿的算法以及对系统非线性补偿的算法。并对传感器系统进行了较全面的抗干扰和系统故障自诊断设计，保证了系统的稳定性和可靠性。提出一种带有程序判断的智能数字滤波算法，它既具有较好的平滑能力，又具有较快的响应速度。 本系统在软件上运用C语言编程，系统采用与PC机通信，完成数据转换、数据处理以及实时数据显示等功能，便于实现系统集中监控。 本研究设计的智能压力传感器系统具有体积小、成本低、可靠性好、响应速度快、智能化程度高等特点，通过仿真对软、硬件进行了充分的调试，效果良好，在众多压力测控系统中有着广阔的应用前景。 二、国内外研究现状及发展趋势（含文献综述） 传感器技术是现代测量和自动化技术的重要技术之一。从宇宙探索到海洋开发，从生产过程的控制到现代文明生活，几乎每一项现代科学技术都离不开传感器。在工业、农业、国防、科技等各个领域，传感器技术都得到了广泛的应用，并展现出极其广阔的前景。因此。许多国家对传感器技术的发展十分重视。例如在日本传感器技术被列为六大核心技术(计算机、通信、激光、半导体、超导和传感器)之一?“，并且是将传感器列为十大技术之首；美国将90年代看作是传感器时代，将传感器技术列为90年代22项关键技术之一”“。我国对传感器的研究也有二十多年的历史并取得了很大的成就“?。目前，在“科学技术就是第一生产力”的思想指引下，各项科学技术取得了突飞猛进的发展，传感器技术也越来越受到各方面的重视，虽然在某些方面已赶上或者接近世晃先进水平。但是从总体来看，与国外传感器技术的发展相比，我国对传感器技术的研究和生产还比较落后，现正处于方兴未艾的阶段。 据了解，1994年世界传感器市场总的交易额高达260亿美元，并且在2000年以的前，世界传感器市场规模年增幅为7％以上，其中高档的传感器增幅可达18％以上，而那些采用微机械加工技术和微系统技术等高新技术制造的各类型新型智能传感器．其年增长率可达30％以上。从市场销售情况来看，压力传感器占第一位。利用硅材料制作的半导体传感器除具有固体传感器的一般优点以外，还可以把一些集成电路与传感器制作在一起从而构成集成化传感器。集成电路部分若制作了微处理机，则形成智能化传感器。到目前为止，高精确度、高可靠性、小型化、低成本的智能传感器已成为世界传感器市场的主流。
电阻应变式压力传感器工作原理细解 2011-10-14 15:37元器件交易网 字号： 中心议题： 电阻应变式压力传感器工作原理 微压力传感器接口电路设计 微压力传感器接口系统的软件设计 微压力传感器接口电路测试与结果分析 解决方案： 电桥放大电路设计 AD7715接口电路设计 单片机接口电路设计 本文采用惠斯通电桥滤出微压力传感器输出的模拟变量，然后用INA118放大器将此信号放大，用7715A/D 进行模数转换，将转换完成的数字量经单片机处理，最后由LCD 将其显示，采用LM334 做的精密5 V 恒流源为电桥电路供电，完成了微压力传感器接口电路设计，既能保证检测的实时性，也能提高测量精度。 微压力传感器信号是控制器的前端，它在测试或控制系统中处于首位，对微压力传感器获取的信号能否进行准确地提取、处理是衡量一个系统可靠性的关键因素。后续接口电路主要指信号调节和转换电路，即能把传感元件输出的电信号转换为便于显示、记录、处理和控制的有用电信号的电路。由于用集成电路工艺制造出的压力传感器往往存在：零点输出和零点温漂，灵敏度温漂，输出信号非线性，输出信号幅值低或不标准化等问题。本文的研究工作，主要集中在以下几个方面：
(1)介绍微压力传感器接口电路总体方案设计、系统的组成和工作原理。 (2)系统的硬件设计，介绍主要硬件的选型及接口电路，包括A/D 转换电路、单片机接口电路、1602显示电路。 (3)对系统采用的软件设计进行研究，并简要阐述主要流程图，包括主程序、A/D 转换程序、1602显示程序。 1 电阻应变式压力传感器工作原理 电阻应变式压力传感器是由电阻应变片组成的测量电路和弹性敏感元件组合起来的传感器。当弹性敏感元件受到压力作用时，将产生应变，粘贴在表面的电阻应变片也会产生应变，表现为电阻值的变化。这样弹性体的变形转化为电阻应变片阻值的变化。把4 个电阻应变片按照桥路方式连接，两输入端施加一定的电压值，两输出端输出的共模电压随着桥路上电阻阻值的变化增加或者减小。一般这种变化的对应关系具有近似线性的关系。找到压力变化和输出共模电压变化的对应关系，就可以通过测量共模电压得到压力值。 当有压力时各桥臂的电阻状态都将改变，电桥的电压输出会有变化。 式中：Uo 为输出电压，Ui 为输入电压。 当输入电压一定且ΔRi <
压力传感器原理介绍 一、压力传感器原理 压力传感器是以单晶硅为基体，采用先进的离子注入工艺和微机械加工工艺，制成了具有惠斯顿电桥和精密力学结构的硅敏感元件。被测压力通过压力接口作用在硅敏感元件上，实现了所加压力与输出信号的线性转换，经激光修调的厚膜电阻网络补偿了敏感元件的温度性能。 二、压力传感器概述 压力传感器采用带不锈钢隔离膜的扩散硅压阻式压力传感器作为信号测量元件，信号处理电路位于不锈钢壳体内，传感器信号经过专业信号调理电路转换成标准4-20mA电流或RS485信号输出。压力传感器DATA-52系列经过了长期老化及稳定性考核等工艺，性能稳定可靠。压力传感器广泛地应用于石油、化工、冶金、电力等工业过程现场测量和控制。 压力传感器DATA-52系列 三、技术特点： ◆标准螺纹引压测量方式。 ◆全不锈钢结构，防护等级IP68。
◆测量精度高达0.1级。 ◆RS485、4~20mA 输出可选。 ◆聚氨酯专业电缆，耐高温、耐腐蚀。 四、性能指标： 测量介质：液体或气体（对不锈钢壳体无腐蚀） 量程：0-1MPa 精度等级：0.1%FS、0.5%FS（可选） 稳定性能：±0.05%FS/年；±0.1%FS/年 输出信号：RS485、4~20mA（可选） 过载能力：150%FS 零点温度系数：±0.01%FS/℃ 满度温度系数：±0.02%FS/℃ 防护等级：IP68 环境温度：-10℃～80℃ 存储温度：-40℃～85℃ 供电电源：9V～36V DC； 结构材料： 外壳：不锈钢1Cr18Ni9Ti 密封圈：氟橡胶膜片：不锈钢316L 电缆：φ7.2mm 聚氨酯专用电缆 五、电气连接：压力变送器红色蓝色黄色白色电源+ 电源- RS485(A)输出 RS485(B)输出压力变送器蓝色 红色电源+4~20mA 输出RS485输出接线图（四线制）4~20mA 输出接线图（两线制） 六、外形尺寸： 气压传感器DATA-52系列气压传感器DATA-52系列