智能压力传感器精度的研究

发布时间：2017-05-14 07:08

  本文关键词：智能压力传感器精度的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着科学技术的发展,人们对测量技术提出了越来越高的要求。不仅要求整个测量系统要趋于自动化和智能化,还要求测量的精度更高。在工业生产过程中,压力是一项重要的参数,压力测量的准确度会影响整个工业生产过程,这对压力测量提出了更多更高的要求,而研制高准确度的压力传感器是提高压力测量精度的关键技术之一。本文对压力传感器的测量精度进行了深入地研究,找到了一种温度补偿效果更好的软件方法,并对智能压力传感器系统进行了全面的设计。电容式压力传感器是一种将被测量压力的变化转换为电容量变化的传感器。它具有结构简单、分辨率高等一系列优点。在硬件系统的设计方面,本文采用的是简单化的设计,整个硬件系统由具有主要功能的几块芯片和一些外围电路构成,包括了信号调理电路、A/D转换电路、串口通信电路以及数字化温度传感器DS18b20。在系统的软件上运用C编程语言,完成数据转换、数据处理以及与PC机通信等功能。本文提出用曲线拟合法来实现测量系统的非线性自校正的功能。由于电容式压力传感器受温度影响较大,为了改善传感器的测量精度,必须对传感器进行温度补偿。本文提出了用基于自适应学习率的改进BP算法来实现传感器的温度补偿,并与二元回归分析法进行效果的比较。通过比较,发现改进的BP算法融合效果更好,因此该BP算法能够实现压力传感器对温度的补偿,能够更好地提高压力传感器的测量精度,最后将上述基于自适应学习率的BP算法存储于单片机中。
【关键词】：压力传感器 曲线拟合 二元回归 改进的BP算法 精度
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-16
• 1.1 引言11
• 1.2 压力传感器的分类及国内外研究现状11-13
• 1.2.1 压力传感器的分类11-13
• 1.2.2 国外压力传感器研究的现状13
• 1.2.3 国内压力传感器研究的现状13
• 1.3 本课题的意义及主要工作内容13-14
• 1.4 论文结构安排14-15
• 1.5 本章小结15-16
• 第二章 智能压力传感器的非线性校正16-25
• 2.1 引言16
• 2.2 曲线拟合法16-18
• 2.2.1 列出逼近反非线性曲线的多项式方程16-17
• 2.2.2 将所求得的常系数存入内存u17-18
• 2.3 传感器系统的静态特性的性能指标18-20
• 2.3.1 迟滞18
• 2.3.2 重复性18-19
• 2.3.3 线性度19
• 2.3.4 准确度19-20
• 2.3.5 温度系数20
• 2.4 压力传感器的非线性校正20-24
• 2.4.1 标定实验20-22
• 2.4.2 拟合方程的确立22-23
• 2.4.3 误差分析23-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第三章 智能压力传感器的温度补偿25-39
• 3.1 引言25
• 3.2 标准BP神经网络25-28
• 3.2.1 BP神经网络的结构25
• 3.2.2 BP神经网络原理25-26
• 3.2.3 BP神经网络的学习算法26-28
• 3.3 基于自适应学习率的改进BP算法28-30
• 3.3.1 基于自适应学习率的改进BP算法原理28-29
• 3.3.2 基于自适应学习率的改进BP算法的流程图29-30
• 3.4 二元回归分析法30-32
• 3.4.1 二元回归分析法的基本原理30
• 3.4.2 二元回归分析法的实验标定30
• 3.4.3 二元回归方程常系数的确定30-32
• 3.5 改进的BP算法与二元回归分析法的仿真与应用32-38
• 3.5.1 样本库的建立32-33
• 3.5.2 改进的BP算法对数据的处理33-34
• 3.5.3 二元回归分析法对数据的处理34-35
• 3.5.4 测试结果分析35-38
• 3.6 本章小结38-39
• 第四章 智能压力传感器的硬件系统的设计39-59
• 4.1 引言39
• 4.2 智能传感器的概述39-41
• 4.2.1 智能传感器的定义39
• 4.2.2 智能传感器的功能39-40
• 4.2.3 智能传感器的特点40-41
• 4.3 电容变换器41-43
• 4.3.1 电容变换器的基本结构41
• 4.3.2 电容变换器的工作原理41-42
• 4.3.3 电容变换器的种类42-43
• 4.4 压力测量的硬件电路的总体设计43-58
• 4.4.1 压力测量系统的电路硬件框图43-44
• 4.4.2 电容传感器-硅电容压力传感器44-45
• 4.4.3 信号调理电路-CAV424芯片45-46
• 4.4.4 A/D转换器- ADC080946-51
• 4.4.5 数字化温度传感器—DS18b2051-52
• 4.4.6 单片机—AT89C5152-55
• 4.4.7 串口通信电路-MAX232芯片55-56
• 4.4.8 电源电路56-58
• 4.5 本章小结58-59
• 第五章 智能压力传感器的软件系统的设计59-70
• 5.1 引言59
• 5.2 Keil C51简介59-60
• 5.3 系统的程序设计60-68
• 5.3.1 主程序模块设计60-61
• 5.3.2 数据的A/D转换模块61-62
• 5.3.3 通讯模块62-64
• 5.3.4 数据采集模块64-66
• 5.3.5 数据处理模块66-68
• 5.4 系统调试68-69
• 5.4.1 硬件调试68
• 5.4.2 软件调试68
• 5.4.3 系统联调68-69
• 5.5 本章小结69-70
• 第六章 总结与展望70-72
• 6.1 总结70
• 6.2 展望70-72
• 参考文献72-76
• 致谢76-77
• 攻读硕士学位期间取得的科研成果77
• 科研成果77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 崔利平;;仪表放大器电路设计[J];现代电子技术;2009年11期

2 李国玉,孙以材,戴振清;输出信号基于规范化多项式拟合的智能压力传感器[J];自动化仪表;2005年01期

3 汤晓君,刘君华;交叉敏感情况下多传感器系统的动态特性研究[J];中国科学E辑:工程科学 材料科学;2005年01期

4 倪文军,彭刚;汇编和C语言函数混合编程的一种方法[J];水道港口;2004年S1期

5 苏亚,孙以材,李国玉;压力传感器热零点漂移补偿各种计算方法的比较[J];传感技术学报;2004年03期

6 李晓延;发展中的MOEMS压力传感器[J];传感器世界;2004年08期

7 孙玉霞;C语言程序设计中若干问题的探讨[J];沈阳航空工业学院学报;2004年03期

8 姚成虎,王磊;怎样进行PC机与单片机的串行通信系统的设计[J];计算机辅助工程;2003年03期

9 刘彬,李志骞,王娜;RS-232C通信口的研究[J];微电子技术;2003年04期

10 Torg Stecker,Helmut Kremer;用于电容传感器信号转换的集成电路CAV424[J];仪表技术与传感器;2003年01期

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1 高敏;采用数据融合技术提高霍尔电流传感器测量精度的研究[D];东华大学;2009年

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