動態(tài)環(huán)境下高精度智能水深傳感器的設(shè)計.pdf

1、本文設(shè)計的水深傳感器由高精度壓力敏感芯體和微處理器電路組成,具有高精度、高可靠性、自補償性等特點,可在動態(tài)水生的環(huán)境中工作。該傳感器通過高精度A/D轉(zhuǎn)換器將壓力芯體的模擬信號進(jìn)行采集,并對其進(jìn)行數(shù)字濾波、精度補償、熱零點補償、熱靈敏度,然后通過 RS-485數(shù)字信號輸出。
　　本文主要完成了這種傳感器的設(shè)計、制作和測試,并對試驗與理論結(jié)果進(jìn)行了比較分析,試驗結(jié)果表明傳感器的性能指標(biāo)滿足使用要求。
　　在傳感器工作原理和模擬測

2、試中,著重闡述了水深測量的基礎(chǔ)理論和壓力芯體工作原理,從理論上推導(dǎo)出海水深度的公式,并分析了影響深度測量的因素;然后從微觀理論及數(shù)學(xué)推導(dǎo)介紹了單晶硅壓阻效應(yīng)工作原理,并對壓阻式壓力傳感器的信號轉(zhuǎn)換理論進(jìn)行了描述。
　　在傳感器設(shè)計方案中,介紹了傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計和電路設(shè)計方案,文中著重分析了溫度變化對壓力敏感芯體產(chǎn)生的影響,對敏感芯體的溫度補償方式進(jìn)行了深入研究,設(shè)計外部補償電路對壓力敏感芯體進(jìn)行初步補償。研究發(fā)現(xiàn)僅靠補償電路對敏感

3、芯體的溫度補償效果并不理想,因此本文又對線性擬合算法、曲線擬合算法及曲面擬合法等幾種常用軟件擬合算法進(jìn)行了詳細(xì)的研究,在Keil單片機軟件編譯環(huán)境下對數(shù)據(jù)采集、軟件濾波、通信協(xié)議等功能進(jìn)行了設(shè)計。傳感器多次進(jìn)行高低溫環(huán)境試驗,將得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,整理出壓力敏感芯體的溫度特征曲線,以實驗數(shù)據(jù)為依據(jù)進(jìn)行算法設(shè)計,確定了傳感器溫度補償與精度補償?shù)脑O(shè)計方案。
　　本文通過對傳感器硬件電路的研究,掌握了壓力敏感芯體的橋壓信號與溫度變化間的