压力传感器验收标准
耐震电接点油压力表验收标准
表2
毕业设计（论文、作业）毕业设计（论文、作业）题目： 利用压力传感器实现液位控制系统的设计 分校（站、点）： 年级、专业： 教育层次：专科 学生姓名： 学号： 指导教师： 完成日期： 目录 内容摘要........................................................................................................................I I
一、前言 (1) （一）概述 (1) （二）发展趋势 (1) 二、液位控制系统分析 (2) （一）液位控制系统的工作原理 (2) （二）液位控制的实现方式 (2) 1、简单的机械式控制方式 (2) 2、复杂控制系统控制方式 (3) 三、液位控制系统的设计 (3) （一）硬件设计 (3) 1、单片机的选用 (3) 2、传感器的选用 (4) 3、键盘电路的选用 (4) 4、液位显示电路的设计 (5) 5、AD转换电路及控制输出 (6) （二）软件设计 (7) 1、液位控制系统模型框图 (7) 2、液位控制系统键盘程序 (8) 五、总结 (9) 参考文献 (9) 致谢 (10) 内容摘要 传感器技术是现代测量和自动化系统的重要技术之一,从宇宙开发到海底探秘,从生产的过程控制到现代文明生活,几乎每一项技术都离不开传感器,因此,许
多国家对传感器技术的发展十分重视,如日本把传感器技术列为六大核心技术(计算机、通信、激光、半导体、超导体和传感器) 之一。 通过本文的研究，总结出了压力传感器实现液位控制系统的优势：体积小，实际应用系统简单实用，成本低，效益好；具有较高的性能价格比；系统不易受到干扰，可靠性高。基于单片机的过程控制系统应用到实际生产过程做了有益的尝试也为提高过程控制自动化水平提供了有参考价值的设计思路。 关键词： 传感器；传感器技术；液位控制系统
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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
液位检测与控制试验系统设计 1.发展现状： 液位检测在许多控制领域已较为普遍，各种类型的液位检测装置也不少，按原理分有浮力式、压力式、超声波式、差压式、电容式等，这各种方法都根据其需要设计完成，其结构、量程和精度各有特色,适用于各自的场合,但都是基于固定液箱液位检测而设计。市面上也有现成的液位计，有投入式、浮球式、弹簧式等，绝大多数价格惊人。 “水是生命之源”，不仅人们生活以及工业生产经常涉及到各种液位和流量的控制问题，例如饮料、食品加工，居民生活用水的供应，溶液过滤，污水处理，化工生产等多种行业的生产加工过程，通常要使用蓄液池。蓄液池中的液位需要维持合适的高度，太满容易溢出造成浪费，过少则无法满足需求。因此，需要设计合适的控制器自动调整蓄液池的进出流量，使得蓄液池内液位保持正常水平，以保证产品的质量和生产效益。这些不同背景的实际问题都可以简化为某种水箱的液位控制问题。因此液位是工业控制过程中一个重要的参数。特别是在动态的状态下，采用适合的方法对液位进行检测、控制，能收到很好的生产效果。高老师也进行了多次的实验得出了一些相关的数据，水箱液位控制系统的设计应用非常长广泛，可以把一个复杂的液位控制系统简化成一个水箱液位控制系统来实现。所以就选择了该题目的设计。由于液位检测应用领域的不同，性能指标和技术要求也有差异，但适用有效的测量成为共同的发展趋势，随着电子技术及计算机技术的发展，液位检测的自动控制成为其今后的发展趋势，控制过程的自动化处理以及监控软件良好的人机界面，操作人员在监控计算机上能根据控制效果及时修运行参数，这样能有效地减少工人的疲劳和失误，提高生产过程的实时性、安全性。随着计算机控制技术应用的普及、可靠性的提高及价格的下降，液位检测的微机控制必将得到更加广泛的应用。 所以，我们在此设计了这个简易的监测系统，一方面，节省了大量的经济开支；另一方面，让我们对监测系统有了更加深刻、透彻的了解，不仅增加了我们的感性认识，还促进了我们对于系统各个部分的深刻剖析，从传感器选型
一、实验目的 1. 了解应变压力传感器的组成、结构及工作参数。 2. 了解非电量的转换及测量方法——电桥法。 3. 掌握非平衡电桥的测量技术。 4. 掌握应变压力传感器灵敏度及物体重量的测量。 5. 了解多个应变压力传感器的线性组成、调整与定标。 二、实验原理 压力传感器是把一种非电量转换成电信号的传感器。弹性体在压力(重量)作用下产生形变(应变)，导致(按电桥方式联接)粘贴于弹性体中的应变片，产生电阻变化的过程。 压力传感器的主要指标是它的最大载重(压力)、灵敏度、输出输入电阻值、工作电压(激励电压)(VIN)、输出电压(VOUT)范围。 压力传感器是由特殊工艺材料制成的弹性体、电阻应变片、温度补偿电路组成；并采用非平衡电桥方式联接，最后密封在弹性体中。 弹性体： 一般由合金材料冶炼制成，加工成S 型、长条形、圆柱型等。为了产生一定弹性，挖空或部分挖空其内部。 电阻应变片： 金属导体的电阻R 与其电阻率ρ、长度L 、截面A 的大小有关。 A L R ρ = （1） 导体在承受机械形变过程中，电阻率、长度、截面都要发生变化，从而导致其电阻变化。 A A L L R R ?- ?+ ?=?ρ ρ （2） 这样就把所承爱的应力转变成应变，进而转换成电阻的变化。因此电阻应变片能将弹性体上应力的变化转换为电阻的变化。 电阻应变片的结构：电阻应变片一般由基底片、敏感栅、引线及履盖片用粘合剂粘合而成。 电阻应变片的结构如图1所示： 1－敏感栅(金属电阻丝) 2－基底片 3－覆盖层 4－引出线 图1 电阻丝应变片结构示意图 敏感栅：是感应弹性应变的敏感部分。敏感栅由直径约0.01～0.05毫米高电阻系数的细丝弯曲成栅状，它实际上是一个电阻元件，是电阻应变片感受构件应变的敏感部分．敏感栅用粘合剂固定在基底片上。b ×l 称为应变片的使用面积（应变片工作宽度，应变片标距（工作基长）l ），应变片的规格一般以使用面积和电阻值来表示，如3×10平方毫米，350欧姆。 基底片：基底将构件上的应变准确地传递到敏感栅上去．因此基底必须做得很薄，一般为0.03～0.06毫米，使它能与试件及敏感栅牢固地粘结在一起，另外它还具有良好的绝缘性、抗潮性和耐热性．基底材料有纸、胶膜和玻璃纤维布等。 引出线的作用是将敏感栅电阻元件与测量电路相连接，一般由0.1-0.2毫米低阻镀锡钢丝制成，并与敏感栅两输出端相焊接，覆盖片起保护作用．
利用压力传感器实现液位控制 摘要：控制器单片机，液位控制高度，报警、高度显示等功能，由于增加了气体压力传感器，使其具有与液面不接触的特点，可用于有毒、腐蚀性液体液位的控制，具有较高的研究价值。该控制器不仅可用于学校进行教学研究，还可用于生产实际，是目前比较缺少的一种产品。 关键词：传感器；AD转换；控制器；外围硬件电路 0 引言 随着微电子工业的迅速发展，单片机控制的智能型控制器广泛应用于电子产品中，为了使学生对单片机控制的智能型控制器有较深的了解。经过综合分析选择了由单片机控制的智能型液位控制器作为研究项目，通过训练充分激发学生分析问题、解决问题和综合应用所学知识的潜能。另外，液位控制在高层小区水塔水位控制，污水处理设备和有毒，腐蚀性液体液位控制中也被广泛应用。通过对模型的设计可很好的延伸到具体应用案例中。 1 系统设计方案比较说明 对于液位进行控制的方式有很多，而应用较多的主要有2种，一种是简单的机械式控制装置控制，一种是复杂的控制器控制方式。两种方式的实现如下： (1)简单的机械式控制方式。其常用形式有浮标式、电极式等，这种控制形式的优点是结构简单，成本低廉。存在问题是精度不高，不能进行数值显示，另外很容易引起误动作，且只能单独控制，与计算机进行通信较难实现。 (2)复杂控制器控制方式。这种控制方式是通过安装在水泵出口管道上的压力传感器，把出口压力变成标准工业电信号的模拟信号，经过前置放大、多路切换、AD变换成数字信号传送到单片机，经单片机运算和给定参量的比较，进行PID运算，得出调节参量；经由DA变换给调压变频调速装置输入给定端，控制其输出电压变化，来调节电机转速，以达到控制水箱液位的目的。 针对上述2种控制方式，以及设计需达到的性能要求，这里选择第二种控制方式，同时考虑到成本需要把PID控制去掉。最终形成的方案是，利用单片机为控制核心，设计一个对供水箱水位进行监控的系统。根据监控对象的特征，要求实时检测水箱的液位高度，并与开始预设定值做比较，由单片机控制固态继电器的开断进行液位的调整，最终达到液位的预设定值。检测值若高于上限设定值时，要求报警，断开继电器，控制水泵停止上水；检测值若低于下限设定值，要求报警，开启继电器，控制水泵开始上水。现场实时显示测量值，从而实现对水箱液位的监控。 2 工作原理 基于单片机实现的液位控制器是以AT89C51芯片为核心，由键盘、数码显示、AD转换、传感器，电源和控制部分等组成。 工作过程如下：水箱(水塔)液位发生变化时，引起连接在水箱(水塔)底部的软管管内的空气气压变化，气压传感器在接收到软管内的空气气压信号后，即把变化量转化成电压信号；该信号经过运算放大电路放大后变成幅度为0～5 V标准信号，送入AD转换器，AD转换器把模拟信号变成数字信号量，由单片机进行实时数据采集，并进行处理，根据设定要求控制输出，同时数码管显示液位高度。通过键盘设置液位高、低和限定值以及强制报警值。该系统控制器特点是直观地显示水位高度，可任意控制水位高度。 3 硬件设计 液位控制器的硬件主要包括由单片机、传感器(带变送器)、键盘电路、数码显示电路、AD转换器和输出控制电路等。 3.1 单片机
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
对空燃比控制起决定性作用的传感器是空气计量系统。空气计量系统告诉ECU进多少空气ECU就配多少燃油，喷多少油作重要依据。所以说能导致汽车混合器漂移量过大非常大的就是空气计量系统问题。如果车喷油量偏差非常多一般就是空气流量传感器问题，因为一般其它传感器只是辅助没有权限控制那么大的喷油量，偏差也只是稍稍进行一些错误修正产生的。其它传感器做不到那么大的控制范围。控制程序中的喷油计算公式，进气量是主要决定因子，其它的只是修正因子。 全世界的所有发动机对混合器的需求都是一样的，区别不会太大。但是到故障诊断的时候要区分控制系统。 目前的汽车发动机电控系统主要分为两大类，即以空气流量计为代表的L型系统和以进气压力传感器为代表的D型系统。这两种系统的工作方式不同，故障现象不同。 空气流量计（L型）和进气压力传感器（D型）都属于空气计量装置，但是空气流量计属于直接测量进气量。进气压力传感器属于间接测量进气量。 空气流量计种类：（翼板式-基本淘汰）、（卡门涡旋式-使用率1%）、（热线热膜式-使用率99%）。 流量计和压力传感器的区别： 1、安装位置不同：空气流量计安装在空滤后面节气门前的管道中，进入进气管的空气都要 经过空气流量计。进气压力传感器安装在节气门后进气门前，靠检测进气管道中的气压力（负压、真空度检测为负值）间接判断空气流量。 2、反应速度不同：空气流量计响应速度快，因空气流量计的安装位置比较靠前。当空气进 入进气管后马上就能得出空气量。进气压力传感器反应相对较慢，因为当空气流量计得出测量结果的时候相对于进气压力传感器空气都还没有进入到节气门后面。 空气流量计 流量传感器优缺点：响应快，测量准。收油门时对进气量的测量没有进气压力传感器准确。价格昂贵一般400-20000.一般用在中高端车。 压力传感器优缺点：加油门的时候测量不准，反应较慢。但优点是收油门的时候测量节气门后的压力，判断空气流量比较准。价格相对便宜最多400，一般用在低端车。 有的车也有空气流量计和进气压力传感器同时安装的。如别克。但应该还是归为L型为主。因为L型控制精度更高。但有进气压力传感器的优点。 进气压力传感器 影响车在怠速时节气门后进气门前的进气管内的真空度的原因：点火时间，漏气，缸压，，，，，气门关闭不严，正时，排气背压，怠速电机，负荷，
1、水位传感器组成及工作原理 水位传感器是一种测量液位的压力传感器．静压投入式液位变送器（液位计）是基于所测液体静压与该液体的高度成比例的原理，采用国外先进的隔离型扩散硅敏感元件或陶瓷电容压力敏感传感器，将静压转换为电信号，再经过温度补偿和线性修正，转化成标准电信号（一般为4～20mA／１～５ＶＤＣ）。分为两类：一类为接触式，包括单法兰静压/双法兰差压液位变送器，浮球式液位变送器，磁性液位变送器，投入式液位变送器，电动内浮球液位变送器，电动浮筒液位变送器，电容式液位变送器，磁致伸缩液位变送器，侍服液位变送器等。第二类为非接触式，分为超声波液位变送器，雷达液位变送器等。 静压投入式液位变送器（液位计）适用于石油化工、冶金、电力、制药、供排水、环保等系统和行业的各种介质的液位测量。精巧的结构，简单的调校和灵活的安装方式为用户轻松地使用提供了方便。4～20mA、 0～5v、 0～10mA等标准信号输出方式由用户根据需要任选。 利用流体静力学原理测量液位，是压力传感器的一项重要应用。采用特种的中间带有通气导管的电缆及专门的密封技术，既保证了传感器的水密性，又使得参考压力腔与环境压力相通，从而保证了测量的高精度和高稳定性。 是针对化工工业中强腐蚀性的酸性液体而特制，壳体采用聚四氟乙烯材料制成，采用特种氟胶电缆及专门的密封技术进行电气连接，既保证了传感器的水密性、耐腐蚀性，又使得参考压力腔与环境压力相通，从而保证了测量的高精度和高稳定性。 工作原理： 用静压测量原理：当液位变送器投入到被测液体中某一深度时，传感器迎液面受到的压力公式为：Ρ = ρ . + Po式中： P ：变送器迎液面所受压力 ρ：被测液体密度 g ：当地重力加速度 Po ：液面上大气压 H ：变送器投入液体的深度 同时，通过导气不锈钢将液体的压力引入到传感器的正压腔，再将液面上的大气压 Po 与传感器的负压腔相连，以抵消传感器背面的 Po ， 使传感器测得压力为：ρ . ，显然 , 通过测取压力 P ，可以得到液位深度。 功能特点：
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。
进气压力传感器 故障现象 发动机发抖，加速无力，排气管冒黑烟，从故障上面所说的征象初步诊断为混合气过浓 故障诊断与原因分析 打开点火开关置于“IG”位置“图” 看仪表故障灯的闪烁码“图”3.1码，说明进气压力传感器故障。可能原因；ECU故障，线束断路或短路，进气压力真空管脱落，进气压力传感器故障 检查进气压力真空管 检查真空管有无破裂，脱落，老化等“图” 检测ECU 拔下进气压力传感器线束连接器“图” 点火开关置于“IG”位置，万用表置于“20V”位置“图” 检测ECU端子VC与E2“图” 电压应为5V“图” 检测ECU端子PIM与E2“图” 电压应为5V“图” 如无电压说明ECU内部故障 检测线束（电阻测量方法） 拔下进气压力传感器线束连接器“图” 点火开关置于“OFF”位置“图”
万用表置于“200Ω”“图” 检测ECU端VC与传感器线束端VC “图” 应导通“图” 如无穷大说明VC断路 检测ECU端PIM与传感器线束端PIM “图” 应导通“图” 如无穷大说明PIM断路 检测ECU端E2与传感器线束端E2 “图 应导通“图” 如无穷大说明E2断路 检测线束（电压测量方法） 拔下进气压力传感器线束连接器, 点火开关置于“IG”位置 万用表置于“20V”“图” 检测传感器线束VC与发动机壳体“图” 电压应为5V“图” 如无电压说明VC线束断路 检测传感器线束PIM与发动机壳体“图” 电压应为5V“图” 如无电压说明PIM线束断路 如有电压检测传感器线束自身高电位测自身低电位（检测传感器线束VC与E2）“图” 电压应为5V “图”
如无电压说明E2线束断路 检测进气压力传感器 将进气压力传感器线束连接器插回，启动发动机检测ECU端的PIM 与E2“图” 进气压力传感器信号压力标准值 如不变化说明传感器故障
化工专业实验报告 天津大学化工技术实验中心印制
实验十一压力和液位传感器测量实验 一、实验目的： 1. 了解压力传感器和液位传感器的工作原理和结构 2. 学习如何安装和使用压力传感器、液位传感器 3. 学习如何测定和校正传感器的量程曲线 4. 学习传感器、数字转换仪表的连接和参数设置 5. 学习用液位计和电磁阀一起控制液位的原理及应用 二、实验装置及试剂 压力传感器一台，液位传感器一台，直流电源，数字显示仪表，高位槽，低位槽，电磁阀 三、实验原理 压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业过程的测量和自控包括石油、化工、航空、制药、环境等不同的行业和过程，按照不同的类型，还可以有用来测量液体或气体压力的，测量物体重量的，测量流体压差的和物体的位移量。也可以分别叫做压力传感器、重量传感器、液位传感器和差压传感器等名称，下本实验简单介绍一些常用传感器原理及其应用。 实验装置为一个透明的有机玻璃塔，也可以作为一个液体罐。在塔体的下部，安装有压力传感器，通过改变液体的高度，或者气体的压力，都可以造成系统压力的变化，可以用来测量塔内液体水产生的压力，并显示在数字仪表上。该数据也可以直接连接到计算机上，实现在线监控和采集。 在塔的上、下部位，安装有液位传感器，用来测量液体的位差。本实验中液体是水，不管液体上方的气体压力如何变化，液位传感器只是测量上下两个测量口之间的压力差。 液位传感器除了测量水的液位，还可以用来控制液位。本实验就采用液位传感器，控制一个电磁阀。先从仪表设定一个需要控制的液位高度，当传感器测量到的高度超过这个设定值时，仪表会输出一个信号，控制电磁阀的打开，让塔内的液体排出。当液位低于设定的数值时，仪表会停止控制信号的输出，电磁阀处于关闭的状态，这样，就能保持塔内的液位，处在一个固定的范围内波动。 传感器测量原理： 压力传感器的种类繁多，有压阻式压力传感器、电容式压力传感器、半导体应变片压力
压力传感器的测量原理 压阻式压力传感器： 通常是将电阻膜片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在一个固定基体上，当基体受力发生应力变化时，膜片的电阻值也发生相应的改变，如果电路中有一个恒流源，从而使加在电阻上的电压发生变化。通过用电桥放大后测量该电压值，就可以知道施加到膜片上的压力值。电阻膜片应用最多的是金属电阻膜片和半导体膜片两种。金属电阻膜片又分丝状膜片和金属箔状片两种。 金属电阻膜片是利用吸附在基体材料上金属丝或金属箔，受应力变化时，电阻发生变化的特性来测量的。应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象，俗称为电阻应变效应。 陶瓷电阻膜片没有液体的传递，压力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片产生微小的形变，厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面，陶瓷电阻膜片的热稳定特性及它的厚膜电阻可以使它的工作温度范围高达-40~135℃，而且具有测量的高精度、高稳定性。在欧美国家有全面替代其它类型传感器的趋势，在中国也越来越多的用户使用陶瓷传感器替代扩散硅压力传感器。高特性，低价格的陶瓷传感器将是压力传感器的发展方向。 扩散硅的原理，是利用被测介质的压力直接作用于传感器的膜片上（不锈钢或陶瓷），使膜片产生与介质压力成正比的微位移，使传感器的电阻值发生变化。电容式压力传感器： 将膜片和基片构成一个腔体，待测压力使得陶瓷膜片弯曲情形，如此就能改变组件的电容量，借着加入必须的电子电路，尽可能将此变形与压力之变化互成关系。因此电容量的变化即比例于压力的变化。 半导体压力传感器：此种装置也是应用压电效应与电桥电阻形式获得量测结果，在硅支撑物上利用扩散的方法，用以产生膜片，包含电桥电阻的单元以静电处理固定在支撑玻璃上。所以，它就与外界形成机械性的隔离。当硅质膜片偏向时，电桥的输出就随着改变。 采用硅-蓝宝石作为半导体敏感元件，具有无与伦比的计量特性。蓝宝石系由单晶体绝缘体元素组成，不会发生滞后、疲劳和蠕变现象；蓝宝石比硅要坚固，硬度更高，不怕形变；蓝宝石有着非常好的弹性和绝缘特性（1000 OC 以内），因此，利用硅- 蓝宝石制造的半导体敏感元件，对温度变化不敏感，即使在高温条件下，也有着很好的工作特性；蓝宝石的抗辐射特性极强；另外，硅-蓝宝石半导体敏感元件，无p-n 漂移，因此，从根本上简化了制造工艺，提高了重复性，确保了高成品率。可在最恶劣的工作条件下正常工作，并且可靠性高、精度好、温度误差极小、性价比高。 压电式压力传感器：
2016年测控专业创新实践 第二届自动化与电气工程学院仪器仪表设计竞赛 设计报告 设计题目：基于压力传感器的水位控制报警器 队伍编号：323 队员姓名：陈昊、吴天剑、张赟、董嘉仪 年月日
控制器单片机，液位控制高度，报警、高度显示等功能，主要元器件时应变片，使其附着在容器外壁，使其具有与液面不接触的特点，可用于有毒、腐蚀性液体液位的控制，具有较高的研究价值。该控制器不仅可用于学校进行教学研究，还可用于生产实际，是目前比较缺少的一种产品。 由物理学原理可知，液体的压力是与液体的高度有关系的，当液体的高度越高，底部所受的压力也就越大，即P=ρhg，所以我们可以通过底部所受的压力来获取液面的高度，因此我们可以添加一个压力传感器，也就是常用的应变片，获取与液体地面所受的压力，由于应变片输出的电压量非常小，所以我们必须加放大器来将电压量变大，来提高他的灵敏度，由于单片机只能读取数字信号，而我们应变片输出的是模拟信号，所以得添加一个模数转换芯片来实现单片机对数据的读取，而后通过单片机实现对蜂鸣器和led报警灯的控制，实现液位报警，后期还可以在单片机的其他引脚添加点击可以实现自动的控制水位的高度，因为能力和时间有限，这里只做到报警，所以该作品还能继续改进，功能还能拓展。 关键词：传感器；AD转换；控制器；外围硬件电路
1.系统方案设计 (1) 1.1 课题分析 (1) 1.1.1 设计目的 (1) 1.1.2 液位的获取 (1) 1.2总体方案设计 (1) 1.2.1系统框图 (1) 1.2.1总体设计实现 (1) 2.硬件设计 (2) 2.1主要元器件原理 (2) 2.1.1AT89C51 (2) 2.1.2应变片 (3) 2.1.3模数转换芯片HX711 (5) 2.1.4显示屏LCD1602 (7) 3.软件设计 (8) 3.1主程序流程图 (8) 3.2子程序流程图 (9) 3.3仿真电路图 (11) 4.实验结果 (12) 5.设计心得 (14) 参考文献 (15) 附录A (16) 附录B (17) 附录C (18)
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；
压力传感器检测方法 压力传感器是一种常用的压力仪表，在多个行业中都有一定的应用。用户在使用压力传感器的时候确定如何检测压力传感器显得十分重要，检测压力传感器根据目的不同，检测的项目也不一样，当然检测的方法也就会有区别。今天主要来为大家介绍一下压力传感器常用的3种检测方法，希望可以帮助到大家。 1、加压检测，检单的方法是：给传感器供电，用嘴吹压力传感器的导气孔，用万用表的电压档检测传感器输出端的电压变化。如果压力传感器的相对灵敏度很大，这个变化量会明显。如果丝毫没有变化，就需要改用气压源施加压力。 通过以上方法，基本可以检测一个传感器的状况。如果需要准确的检测，就需要用标准的压力源，给传感器压力，按照压力的大小和输出信号的变化量，对传感器进行校准。并在条件许可的情况下，进行相关参数的温度检测。 2、零点的检测，用万用表的电压档，检测在没有施加压力的条件下，传感器的零点输出。这个输出一般为mV级的电压，如果超出了传感器的技术指标，就说明传感器的零点偏差超范围。 3、桥路的检测，主要检测传感器的电路是否正确，一般是惠斯通全桥电路，利用万用表的欧姆档，量输入端之间的阻抗、以及输出端之
间的阻抗，这两个阻抗就是压力传感器的输入、输出阻抗。如果阻抗是无穷大，桥路就是断开的，说明传感器有问题或者引脚的定义没有判断正确。 用万用表检测压力传感器只能进行简单的检测，检测结果也只供参考。大致可以进行三项检测，桥路的检测，主要检测传感器的电路是否正确，一般是惠斯通全桥电路，利用万用表的欧姆档，量输入端之间的阻抗、以及输出端之间的阻抗，这两个阻抗就是压力传感器的输入、输出阻抗。 如果阻抗是无穷大，桥路就是断开的，说明传感器有问题或者引脚的定义没有判断正确。零点的检测，用万用表的电压档，检测在没有施加压力的条件下，传感器的零点输出。这个输出一般为mV级的电压，如果超出了传感器的技术指标，就说明传感器的零点偏差超范围。加压检测，检单的方法是：给传感器供电，用嘴吹压力传感器的导气孔，用万用表的电压档检测传感器输出端的电压变化。如果压力传感器的相对灵敏度很大，这个变化量会明显。如果丝毫没有变化，就需要改用气压源施加压力。 通过以上方法，基本可以检测一个压力传感器的大致状况。如果需要准确的检测，就需要用标准的压力源，给传感器压力，按照压力的大小和输出信号的变化量，对传感器进行校准。并在条件许可的情况下，进行相关参数的温度检测。 总之，压力传感器的检测是一个负责的任务，万用表可以进行一般的检测，在很多情况下可以适用，但是如果要求压力传感器严格的环
水位检测系统 水位监测系统采用GPRS模块进行数据传输，具有停、掉电数据不丢失，软、硬件采用多种抗干扰技术，使用可靠性高的特点。该仪表可与任何液位变送器配接组成液位测控系统。 本控制器具有万能输入特点,能与各种液位传感器配套;具有完善的网络通讯功能，与计算机控制软件进行高速、高效的双向数据交换 产品功能特点 1、水位及流量监测 控制器通过GPRS模块与流量计/水位监测器相连接，按照其通讯协议读取瞬时流量、累计流量以及当前水位等测量数据，并即时传送给控制软件，使监控人员随时了解当前状况。 2、水泵的电量测量 通过内置的电参数采集模块，可测量水泵的三相电压、三相电流、有功功率、功 率因数、有功电量等数据。通过上位机对电压互感器或电流互感器的变比进行远 程配置。 3、传感器信号输入 控制器有两路4～20mA /0(1)~5V的标准模拟信号输入通道，与现场水位和(或) 压力传感器(或其变送器)连接，用于检测水井的水位和管线压力，量程由上位机 根据现场的情况配置。 4、本地及远程启停水泵 控制器有三路继电器输出，可用于对交流接触器的控制，进而控制水泵的启停。 一路使用继电器的常闭触点，控制水泵停机；一路使用继电器的常开触点，控制 水泵启动。两路均可通过GPRS远程控制或现场按键控制。第三路继电器为根据
需要进行功能扩展预留(如预付费功能－增加加入水量充值功能，根据剩余水量的有无控制水泵的启停；或报警功能等)。 5、启停控制结果反馈 控制器有四路无源开关量信号输入通道，用于对水泵启停状态的反馈。在上位机发出水泵的启停命令后，若命令成功执行，水泵状态发生启－>停或停－>启的变化，控制器通过四路开关量信号输入通道检测到水泵状态的变化，并将水泵的状态和电参数主动上传给上位机，供监控人员查看。在水泵启动成功后的正常运行过程中该功能可用于对水泵状态的监测，使监控人员及早获知如水泵停机等故障的发生。 6、参数超限自动报警 控制器具有对敏感参数(电压、电流、流量)的监视功能，可通过上位机本地或远程对参数的上下限进行配置。当参数超出设定的上下限范围时，控制器立即主动向上位机发出报警信号，并将参数的数值发送给上位机供监控人员参考。 7、设备检查和故障主动上传 控制器对与其相连接的设备(水表、电表、传感器)具有实时检查的功能，当发现设备运行不正常时，可将故障信息反馈给上位机，使监控人员及早获知并排除故障。 8、按键操作，具有手动、自动切换功能 控制器有6个按键，从左至右分别为：控制器复位键、水泵启动键、水泵停止键、保留、水泵现场控制使能键、定屏及翻屏键。 9、面板信息指示 面板右侧设置有电源指示、运行指示、开关信号输入指示（4个）、模拟信号输入指示（2个）、水表故障、电表故障共10个指示灯，反应控制器内部的运行情况。 10、通讯 控制器有两个通讯接口。一个RS485通讯接口，可与其他485接口设备的连接，也可以为程序下载口，用于控制器程序的升级下载，也可在调试程序时与上位机连接，方便调试；另外一个为RS232数据远传接口，根据用户需要进行组网（比如：GPRS、CDMA、微波、数传电台等）。
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。
压力传感器测试规范 1 范围 本规范规定了本公司压力传感器的检验方法。 本规范适用于本公司压力传感器的测试及检验。 2 引用标准 下列标准所包含的条文，通过在本规范中引用而构成为本规范的条文。 GB/T 18806-2002 电阻应变式压力传感器总规范 GB/T 15478-1995 压力传感器性能试验方法 3 环境条件 试验用环境条件： 温度: 20℃±5℃； 相对湿度: 45%～75%； 大气压力:86kPa～106kPa； 在每项试验期间，允许的最大温度变化率为1℃/ h；相对湿度范围也可由供需双方商定。 4 检验 4.1检验方法、 表1
注：以上试验获得的数据，按GB/T 15478-1995附录A中的公式进行计算。 表2 4.2 鉴定检验 4.2.1 下列情况传感器应进行鉴定检验： a) 新产品设计定型； b) 当设计、工艺或材料改变可能对传感器的性能带来影响时； c) 长期停产后恢复生产时。 4.2.2 检验项目 检验项目及相应的检验要求、检验方法条款见表2。 4.2.3 样品数量 鉴定检验的样品数量应不少于 5个。 4.2.4 合格判定 当所有检验项目满足表2规定的要求时，判定鉴定检验合格。 如果任何一个检验项目不符合规定的要求，则应暂停检验。产品制造厂应对不合格项目进行分析，找出缺陷发生的原因，并采取纠正措施后可继续对不合格项目进行检验。此时若所有项目都符合规定要求，则仍判鉴定检验合格;若仍有检验项目不符合规定要求，则判定鉴定检验不合格。4.3 质量一致性检验 4.3.1 检验批次 在同一生产条件下连续生产的同类产品，可组成一批产品提交检验。 4.3.2 抽样方案 每批次抽样数量应不少于5个。 4.3.3 检验分组 根据设计、工艺、材料、加工设备、环境对产品的影响，将质量一致性检验分为 A组、B组和