專利名稱：壓阻式傳感器溫度和線性補償系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及壓阻式傳感器溫度和線性補償系統，直接由壓阻式傳感器溫度和線性補償系統對壓阻式傳感器溫度和線性數據進行采集、存儲、分析、驗證并通過靈活的可編程補償算法對壓阻式傳感器信號進行數字化的修正。
背景技術：
壓阻式傳感器利用半導體材料的壓阻效應來進行壓力測量。因為具有體積小、重量輕、分辨力高等獨特優點，在各行業得到了廣泛應用。但由于半導體材料的固有特性，壓阻式傳感器普遍存在一致性、溫度漂移和非線性等問題，使得在實際應用中，由于各個季節環境溫度不同，尤其對于晝夜溫差變化較大的地區，采用壓阻式傳感器的壓力變送器輸出特性較大地偏離理想的輸出特性，超差嚴重，必須進行重新標定才能適應氣候的變化。為了提高壓阻式傳感器的綜合性能指標，就必須采取各種補償措施。傳統的補償方法通常是利用反饋的原理，由模擬電路對傳感器信號進行調理實現的，采用電路補償效果不佳的關鍵問題是不可能找到一種材料或幾種材料，使它能在整個溫度變化范圍內能夠完全抵消由于溫度變化對壓阻式傳感器造成的測量誤差。隨著微處理器技術在傳感器領域的應用，使得設計通過數據網絡和軟件算法實現對壓阻式傳感器特性自動補償成為可能。
實用新型內容本實用新型的目的是為了克服現有技術中的不足，提供一種可對壓阻式傳感器高效和直觀的進行溫度補償和線性補償的系統，采用這種補償系統不需改變供橋回路即可對壓阻式傳感器準確進行溫度補償和線性補償。本實用新型的技術方案為壓阻式傳感器溫度和線性補償系統，由主站Ma、從站 Mb、傳感器數據通訊模塊Z (Zl Z100)，傳感器數據通訊主模塊加、傳感器模塊S (Si S100)和RS485總線、以太網及主、從站控制軟件、模塊通訊軟件、傳感器數據采集、補償軟件所組成，其特征在于主站Ma、從站Mb通過交換機連接在一起；主站Ma、傳感器數據通訊模塊Z (Zl Z100)，傳感器數據通訊主模塊Sii通過RS485總線連接在一起；傳感器數據通訊模塊Z(Z1 Z100)和傳感器模塊S(S1 S100)通過自定義接口連接在一起。上述的壓阻式傳感器溫度和線性補償系統，其所述的傳感器模塊S由一塊壓阻式傳感器、一塊帶有ASIC的電路板所組成，其中ASIC是一片集ADC轉換、溫度傳感器、FLASH 數據存儲為一體的C8051F350單片機。上述的壓阻式傳感器溫度和線性補償系統，其所述的主站和從站控制軟件采用補償數據集成共享，補償多人、多點同時進行的C/S結構，。上述的壓阻式傳感器溫度和線性補償系統，其所述的數據通訊模塊Z (Zl Z100) 和傳感器模塊S (Si S100)通訊協議為自定義協議。由于采用上述技術方案，本實用新型具有如下有益效果1、系統可同時對100臺壓阻式傳感器進行溫度和線性數據采集，提高了工作效率。補償結果即時顯示，補償過程可操可控。2、常規方法零點溫度補償只在三個點上進行補償，作為本實用新型的一種改進， 本系統則可以對壓阻式傳感器進行多點溫度補償，再加上多次插值，幾乎是在所有點上進行補償，解決了溫度對壓阻式傳感器的影響和傳感器非線性問題，提高了壓阻式傳感器的轉換精確度。3、對于出廠檢驗輸出特性不合格的傳感器，常規方法是拆開傳感器重新進行貼片、補償，作為本實用新型的一種改進，采用本系統重新測試即可。采用本系統不僅解決了溫度對壓阻式傳感器的影響，同時也解決了傳感器線性輸出問題，使傳感器精確度達到0. 075%。進行溫度和線性補償的傳感器，能夠適應晝夜溫差較大的地區，如我國的東北，西北等地。另外，由于所有的數據采集和標定工作由PC機聯網進行，所以可以進行大批量生產，極大地提高了生產效率，降低了生產成本，同時也提高了廣品質量。
圖1是本實用新型的結構示意圖。圖中Ma-主站；Mb-從站(編號從Mbl，Mb2……)；Zl Z100-傳感器通訊模塊Z ；Zm-傳感器數據通訊主模塊；Si SlOO-傳感器模塊S。
具體實施方式
以下結合附圖與具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細描述壓阻式傳感器溫度和線性補償系統，由主站Ma、從站Mb、傳感器數據通訊模塊 ZZl Z100，傳感器數據通訊主模塊加、傳感器模塊S Sl SlOO和RS485總線、以太網及主、從站控制軟件、模塊通訊軟件、傳感器數據采集、補償軟件所組成。主站Ma、從站Mb通過以太網連接在一起；主站Ma、傳感器數據通訊模塊Z Zl Z100，傳感器數據通訊主模塊 Si!通過RS485總線連接在一起；傳感器數據通訊模塊Z Zl ZlOO和傳感器模塊S (Si S100)通過自定義接口連接在一起。上述的壓阻式傳感器溫度和線性補償系統，其所述的傳感器模塊S由一塊壓阻式傳感器、一塊帶有ASIC的電路板所組成，其中ASIC是一片集ADC轉換、溫度傳感器、FLASH 數據存儲為一體的C8051F350單片機。上述的壓阻式傳感器溫度和線性補償系統，其所述的主站和從站控制軟件采用補償數據集成共享，補償多人、多點同時進行的C/S結構。上述的壓阻式傳感器溫度和線性補償系統，其所述的數據通訊模塊Z Zl ZlOO 和傳感器模塊S Sl SlOO通訊協議為自定義協議。1、將要進行溫度補償和線性補償的壓阻式傳感器安裝在傳感器殼體內，在靠近壓阻式傳感器的地方安裝一塊含有ASIC的電路板，ASIC中寫有溫度和線性補償軟件，形成傳感器模塊S。2、將傳感器模塊和傳感器通訊模塊通過高溫屏蔽線一一對應的連接在一起，連接方式為自定義隔離連接，通訊協議為自定義通訊協議。3、將連接好的傳感器模塊和傳感器通訊模塊放入恒溫箱內，最多不能超過100組。4、將傳感器通訊模塊、主節點通訊模塊、主站通過RS485總線連接在一起。5、數據通訊主模塊Sii接受主站命令、通過數據通訊模塊Z (Zl Z100)對傳感器模塊S(S1 S100)進行例如復位、參數采集、數據傳遞等工作。6、主站通過數據通訊主模塊加、傳感器通訊模塊與傳感器模塊進行交互，自動對傳感器模塊進行編號、分組。主站分別在-40°C、-20°c、0°c、20°c、4(rc、6(rc、8(rc溫度下對傳感器進行多點信號(零點、量程點、中間點可自由選取，最多不超過11點)采集，將不同溫度下被測目標參量與傳感器輸出量之間的對應數據存入電腦數據庫中，由主站對數據進行處理、計算，生成溫度-被測目標參量-傳感器輸出量對應數據表。根據對應數據表， 可以通過主站或從站對傳感器補償效果進行驗證，將精確度滿足要求的補償數據下傳到對應傳感器模塊中。7、實際使用時，ASIC測得當前環境溫度，通過查表找出最接近于當前溫度的存儲在ASIC FLASH存儲器中的補償數據，通過牛頓插值算法算出當前溫度下的動態線性表，通過折線算法算出當前壓阻式傳感器的線性輸出。經過以上運算、壓阻式傳感器不再受環境溫度影響。上述溫度點的選定和溫度范圍的選定和補償方法無關，溫度點和溫度范圍的選定只和該壓阻式傳感器的使用溫度范圍和補償精度有關，使用溫度范圍越寬，補償精度越高， 則選取的溫度點數量也就越多。
權利要求1.壓阻式傳感器溫度和線性補償系統，由主站Ma、從站Mb、傳感器數據通訊模塊 Z(Zl Z100)，傳感器數據通訊主模塊加、傳感器模塊S(Si S100)、RS485總線、和以太網組成，其特征在于主站Ma、從站Mb通過交換機連接在一起；主站Ma、傳感器數據通訊模塊 Z (Zl Z100)，傳感器數據通訊主模塊Si!通過RS485總線連接在一起；傳感器數據通訊模塊Z(Z1 Z100)和傳感器模塊S(S1 S100)通過自定義接口連接在一起。
2.如權利要求1所述的壓阻式傳感器溫度和線性補償系統，其特征在于所述的傳感器模塊S由一塊壓阻式傳感器、一塊帶有ASIC的電路板所組成，其中ASIC是一片集ADC轉換、溫度傳感器、FLASH數據存儲為一體的C8051F350單片機。
專利摘要本實用新型涉及一種壓阻式傳感器溫度和線性補償系統，利用壓阻式傳感器溫度和線性補償系統建立不同溫度下被測目標參量(如壓力、重量等)與壓阻式傳感器輸出量(電信號)之間的對應關系，然后通過主站對采集數據進行存儲、計算、分析、驗證，再將基礎數據存入ASIC中，利用牛頓插值算法對傳感器進行溫度補償和線性補償。該實用新型解決了溫度對壓阻式傳感器的影響和傳感器非線性問題，提高了壓阻式傳感器的轉換精確度。
文檔編號G01L19/04GK202057449SQ20102066697
公開日2011年11月30日 申請日期2010年12月15日 優先權日2010年12月15日
發明者劉陽, 張廣祥, 張桂玲, 趙方明 申請人:吉化集團公司