高精度微小型数字压力传感器及采编系统设计

发布时间：2020-06-09 05:15

【摘要】：随着航天技术的迅速发展,飞行器对测量系统的要求越来越高。压力数据的测量作为测量系统中的重要组成部分,不仅仅限定在某些关键点的测量,更希望通过增加压力测点挖掘更多有用信息,使得传感器的应用数量大幅增加,传统的压力传感器及采编系统已经不能适应新的需求。本文设计的高精度微小型数字压力传感器及采编系统,包括若干传感器和传感器变换器,每个传感器变换器最多可同时负载44路传感器,控制它们同时采集压力数据,并将数据汇总后通过RS-422总线发送给控制系统。本系统的压力敏感元件选择24位隔离膜式数字压力敏感头89BSD,通过I2C总线扩展芯片P82B715构成通信驱动电路,与传感器变换器在5米距离下通信,变换器的RS-422接口芯片采用单路收发功能的MAX3490。同时设计了本系统配套的地面测试台,结合上位机软件进行数据处理和显示。本文首先根据任务指标进行功能分析,制定了总体设计方案,随后详细阐述了系统关键技术研究,解决了传感器小型化、长距离通信的问题,然后介绍了系统各模块的硬件电路设计,说明了数字压力传感器的控制流程和多路传感器并行采编逻辑,制定系统通信协议,并设计了地面测试台的上位机软件。最后对主要的硬件电路和整体系统进行测试,解决了调试过程中出现的问题,通过标定进一步提高了系统的测量精度。测试结果表明,本文设计的数字压力传感器及采编系统较好地完成了设计任务,性能良好,有很高的实用价值。
【图文】：

中北大学学位论文传输过程中容易受到干扰，传输距离增加必然引起信号的衰减，从而性[16]。压力传感器在应用时需要配备相应的数据采集系统[17]，对电压信号采数字信号，便于后期数据的处理和分析。数据采集系统一般是多通道的不同，常见的采编系统分为以下两种[18,19,20]：模数转换器结构模数转换器结构的数据采编系统由多个模数转换器并行组成，其结构。在该模式下，每一路传感器有各自的 A/D转换电路和 I/O接口，能不同的采样率，对多路传感器信号进行数据采集，使各路信号之间保多个 A/D转换电路增加了系统的生产成本和体积。

图 1.2 共用模数转换器结构的数据采集系统内部框图图 1.3 思迈科华 USB-4000系列数据采集卡MEMS 技术的发展，，微机械加工技术使传感器体积大幅减小[21,22,23]。[24,25]最主要的特点是体积小，与集成电路技术结合后产生了具备一数字压力传感器[26]。数字压力传感器将传统传感器中的信号放大电数转换模块、微处理器和数字接口都集成在一枚芯片上，大大减小，降低了传感器功耗。这种数字传感器可以通过 FPGA 或者单片机
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V44;TP212

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本文编号：2704214