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本科毕业论文
题目:智能化扩散硅压力传感
变送器的研制
院(部):信息与电气工程学院
专业: 电气工程与自动化
班级: 电本062
姓名: 李素粉
学号:2006081231
指导教师: 李红民
完成日期: 2010年6月12日
目录
摘要 III
Abstract IV
1 前言 1
压力传感器的国内外发展现状 1
压阻式压力传感器简介 2
压阻式压力传感器的结构 2
压阻式压力传感器的发展 2
扩散硅压力传感器的应用 3
扩散硅压力传感器的特点 4
扩散硅压力传感器的发展趋势 5
本课题所完成的任务 6
2 扩散硅压力传感变送器的原理 7
压阻式压力传感器的机械原理 7
压阻式压力传感器的工作原理 8
3 扩散硅压力传感器的温度补偿原理 9
对扩散硅压力传感器进行温度补偿的意义 9
零点温度漂移及其补偿 10
零点温度漂移产生的原因 10
零点温度漂移的补偿 10
灵敏度温度系数及其补偿 14
灵敏度漂移产生的原因 14
灵敏度漂移补偿措施 14
零位温度系数及其补偿 14
4 扩散硅压力变送器整体方案设计与计算 17
17
传感器供电电路 17
信号处理供电电路 20
信号处理电路 21
电路工作原理 22
滤波电路设计 24
调零和调满电路设计 25
电压电流转换 26
两线制输出 27
整机测量与误差分析 27
5 MPU最小系统及数据采集通信系统设计 33
系统硬件设计 33
系统软件设计 37
6 总结 39
谢辞 41
参考文献 42
附录 43
摘要
本文介绍了智能化扩散硅压力传感变送器的研制。智能压力传感变送器的核心部件--压力传感器是利用单晶硅的压阻效应(集压力敏感转换于一体),在单晶硅膜片上扩散一个惠斯登应变电桥。惠斯登电桥检测出电阻值的变化,经过差分归一化放大器,输出放大器放大后,再经过电压电流的转换,变换成相应的电流信号,该电流信号通过非线性校正环路的补偿,即产生了与输入电压成线性对应关系的4~20mA的标准输出信号。
结合低功耗高性能单片机实现被测参量误差补偿及对传感系统的远程校准及与上位机的数据通信,并使整个测量传感系统具有体积小,重量轻,测量精度高,安装方便,长期稳定度好等优点。
关键词:智能化;扩散硅;压力传感器;二线制变送器;补偿
Intelligent Diffused Silicon Pressure Sensor Transmitter
Abstract
This paper introduces the intelligent diffused silicon pressure sensor transmitter.
The ponents of intelligent pressure sensor transmitter --- the pressure sensor uses the piezoresistive effect of single crystal silicon (in one set of pressure-sensitive and conversion ), the silicon diaphragm strain on the proliferation of a Wheatstone bridge. Wheatstone bridge detects changes in resistance. After differential normalized amplifier, output amplifier, and then after the conversion of voltage and current,it converts into a corresponding current signal. The current signal changes into the standard 4~20mA output signal which has a linear corresponding relationship with the input voltage, through a nonlinear correction pensation. The output of the bridge there will b