一種具有溫度補償功能的液體壓力測量系統的製作方法
2023-11-12 01:43:52 4
專利名稱：一種具有溫度補償功能的液體壓力測量系統的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於液體壓力的測試領域，具體為一種具有溫度補償功能的液體壓力測量系統。
技術背景壓力傳感器是工程中廣泛應用的一種測量器件。由於環境溫度的影響，壓力傳感器在使用中經常出現零點漂移現象，需要對其進行溫度補償，傳統的解決方法旨在從根本上消除零點漂移現象，在儘可能地保持溫度恆定的條件下，通過並聯熱敏電阻進行溫度補償。這是傳統的解決方法。見附圖1.但實際情況中，保持恆溫不易實現，而且由於熱敏電阻的特性所致，不可能做到完全補償，往往給實際測量結果帶來較大的測量誤差。電阻補償方法存在操作繁複、調試不便等缺點。並不能消除零點漂移現象。另外，壓力傳感器的四個橋臂的應力變化不盡相同，零點調節存在一定的困難
實用新型內容
本實用新型的目的在於，鑑於針對零點漂移現象不可根本消除、只能儘量減小的情況，設計一種具有溫度補償功能的液體壓力測量系統。本系統採用單片機進行智能控制。 基於單片機操作簡便、誤差小、精度高的特點，沒有直接對因溫度變化而改變的電阻進行補償，彌補了並聯熱敏電阻進行補償的不足。將傳感器的輸出電壓Us減去零點溫漂電壓Ut， 即U。= h-Ut，由此得到的差值即為本系統最終輸出結果。本實用新型整個溫度補償過程中間不需要任何人工幹預，並且可以對壓力傳感器進行零點校準，有效地消除時間或環境對壓力傳感器參數變化造成的影響。本實用新型的技術方案為一種具有溫度補償功能的液體壓力測量系統，該系統包括硬體和軟體兩部分。系統硬體包括壓力傳感器、溫度傳感器、A/D轉換電路和單片機，其連接關係為由壓力傳感器和溫度傳感器採集到的信號經過自身相應的放大電路放大後傳送到A/D轉換電路，A/D 轉換電路的輸出部分與單片機相連，單片機附帶有鍵盤和顯示電路。所述的A/D轉換電路採用晶片AD574A，顯示電路採用晶片74LS373。本實用新型的有益效果為本實用新型控制過程完全由單片機進行控制，通過單片機控制實現壓力及溫度傳感器的採樣、轉換選擇、零點校正、溫度補償、計算以及結果顯示功能。中間不需要任何人工幹預，並且可以對壓力傳感器進行零點校準，有效地消除時間或環境對壓力傳感器參數變化造成的影響。
附圖1傳統並聯熱敏電阻的溫度補償方式附圖2本實用新型液體壓力測量系統結構圖[0011]附圖3本實用新型運行控制流程圖具體實施方式
本實用新型為一種具有溫度補償功能的液體壓力測量系統，如圖2所示，該系統包括硬體和軟體兩部分。系統硬體包括壓力傳感器、溫度傳感器、A/D轉換電路和單片機。 其連接關係為由壓力傳感器和溫度傳感器採集到的信號經過自身相應的放大電路放大後傳送到A/D轉換電路，A/D轉換電路的輸出部分與單片機相連，單片機附帶有鍵盤和顯示電路，顯示電路通過晶片74LS373進行測量結果的數碼顯示。實際應用中，將壓力傳感器和溫度傳感器近距離放好，兩個傳感器首先通過兩路放大電路將收集到的信號放大，再通過開關轉換連接到A/D轉換電路上。放大器採用集成運放，本實用新型中，應使放大環節保持良好線性狀態，適當地選擇兩個放大器的放大倍數，使其輸出電壓滿足A/D轉換晶片的輸入要求並保持在量程範圍之內。本實用新型A/D轉換電路採用晶片AD574A(12位)，轉換精度高，可達0. 05% ；轉換速度快，可達25 μ S，完全滿足應用要求。AD574A片內有三態輸出緩衝電路，可直接與單片機連接，不用附加邏輯接口電路。單片機進行編程時，根據晶片的位數，將溫度採樣值作為偏移地址，可以得到不同的補償值。不同精度的A/D轉換晶片可以得到不同的測量精度。採用高精度的A/D轉換器，再配以高精度的溫度傳感器，可以得到較多的補償值，採用 AD574A(12位)時，有28_1 = 255個值，需要佔用較大的存儲空間，在精度要求不是特別高的情況下，可以適當取捨，以節省存儲空間。單片機及顯示部分採用8031單片機為主處理晶片，外接程序存儲器和數據存儲器，為了保持RAM中的數據在斷電時不致丟失，可以給RAM單獨附加供電電源。傳感器工作時，在單片機的控制下，首先將A/D轉換電路和溫度傳感器相連，根據實測出的溫度值，找到預先存儲在RAM中的對應於該溫度值的補償值Ut0由於被測溫度是一個連續變化的數值，需要對溫度進行採樣。實際測量時，根據溫度傳感器的採樣值進行查表，表中預先存儲有與採樣溫度相對應的Ut值(即壓力傳感器壓力為零時的系統輸出值)。然後由單片機控制A/D轉換部分與壓力傳感器接通，測出此刻的壓力傳感器的輸出電壓值化，根據U0 = Us-Ut,計算最終結果，並通過74LS373進行數碼顯示輸出。本系統採用的壓力傳感器和溫度傳感器沒有具體限制。因為零點溫度漂移現象不可根本消除，這是由材料性質決定的。本實用新型不是針對某個型號的壓力傳感器從根本上消除其零點溫度漂移現象，而是在承認零點溫度漂移現象存在的基礎上，對其測得結果進行後處理。本實用新型運行控制流程圖見附圖3，包括以下步驟(1)首先，初始化系統，等待按鍵。如果由於時間推移，環境變化，傳感器參數已發生變化，需要進行零點調整，執行步驟(5)；(2)正常情況下，按下測量鍵，系統將自動調用控制程序，執行一系列動作。溫度傳感器測量出當前溫度，並通過A/D轉換部分送入單片機；(3)單片機根據當前溫度值，自動查找預先存儲在數據存儲器中與此溫度相對應的補償值Ut；(4)單片機控制壓力傳感器測出當前壓力化，計算兩者差值Uo = ^-Ut,即得輸出結果，由74LS373顯示輸出，並等待下一次命令輸入；(5)需要調零時，按下校準鍵，溫度傳感器即測出當前溫度值，根據壓力傳感器測出的壓力值，重新記錄零點溫漂，並將存儲器中的數據進行刷新，等待下一次命令輸入。本實用新型一個顯著的特點就是可以進行及時調整。一般情況下，本系統的壓力傳感器零點溫度漂移值在製作完成時已經預先存儲到數據存儲器RAM中，並且可以保持相當長的時間，可達3 5年。隨著時間的推移，或者周圍環境的變化，傳感器的參數可能發生一定的變化，此時可以重新對壓力傳感器進行零點調整。按下調零鍵時，單片機可以測出當前壓力傳感器空載(沒有壓力)輸出，並根據此時的溫度傳感器測出的溫度值，重新計算零點溫漂，刷新存儲器中的數據。本實用新型未述及之處適用於現有技術。以上所述，僅是根據本實用新型技術方案提出的1個實施例，並非對本實用新型作任何形式上的限制。凡未脫離本實用新型技術方案內容，依據本實用新型的技術實質對以上實施例所做的簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本實用新型的權利要求範圍內。
權利要求1.一種具有溫度補償功能的液體壓力測量系統，其特徵為該系統包括壓力傳感器、溫度傳感器、A/D轉換電路和單片機，其連接關係為由壓力傳感器和溫度傳感器採集到的信號經過自身相應的放大電路放大後傳送到A/D轉換電路，A/D轉換電路的輸出部分與單片機相連，單片機附帶有鍵盤和顯示電路。
2.如權利要求所述的具有溫度補償功能的液體壓力測量系統，其特徵為所述的A/D轉換電路採用晶片AD574A。
專利摘要本實用新型為一種具有溫度補償功能的液體壓力測量系統。該系統包括壓力傳感器、溫度傳感器、A/D轉換電路和單片機，其連接關係為由壓力傳感器和溫度傳感器採集到的信號經過自身相應的放大電路放大後傳送到A/D轉換電路，A/D轉換電路的輸出部分與單片機相連，單片機附帶有鍵盤和顯示電路。本實用新型控制過程完全由單片機進行控制，通過單片機控制實現壓力及溫度傳感器的採樣、轉換選擇、零點校正、溫度補償、計算以及結果顯示功能。中間不需要任何人工幹預，並且可以對壓力傳感器進行零點校準，有效地消除時間或環境對壓力傳感器參數變化造成的影響。
文檔編號G01L19/04GK202110029SQ20112022626
公開日2012年1月11日 申請日期2011年6月30日 優先權日2011年6月30日
發明者蘇彥莽, 趙全明, 趙春濤, 馬東娟 申請人:河北工業大學