我國研究一款可以融合數(shù)據(jù)技術(shù)的智能壓力傳感器

引言

隨著高性能計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)的發(fā)展，傳統(tǒng)傳感器已不再與其測控系統(tǒng)相適應(yīng)。控制系統(tǒng)要求傳感器具備較強(qiáng)的信息處理和自我管理能力，以實(shí)現(xiàn)信息的采集與信息的預(yù)處理，減輕控制計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理負(fù)擔(dān)和提高整個(gè)測控系統(tǒng)的可靠性。然而計(jì)算機(jī)則著重于信息的高層次加工和處理，便于在現(xiàn)有硬件條件下大幅度提高系統(tǒng)的性能，簡化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。智能傳感器系統(tǒng)就是為了更好地適應(yīng)計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)的發(fā)展而提出的一個(gè)新的研究方向。

一個(gè)壓力傳感器，當(dāng)壓力參量恒定而溫度變化時(shí)，其輸出值也發(fā)生改變，即這個(gè)壓力傳感器存在溫度參量的復(fù)合靈敏度。當(dāng)傳感器存在復(fù)合靈敏度時(shí)，就會致使其性能不穩(wěn)定，測量精度低。多傳感器信息融合技術(shù)就是通過對多個(gè)參數(shù)的監(jiān)測并采用一定的信息處理方法來提高每一個(gè)參量的測量精度。在只要求測量一個(gè)目標(biāo)參量的場合，為提高被測目標(biāo)參量的測量精度，把其他參量當(dāng)作干擾量，消除其影響，使每個(gè)參量測量精度都獲得提高，所以傳感器信息融合技術(shù)為開發(fā)多功能傳感器系統(tǒng)開辟了途徑。本文主要討論智能壓力傳感器技術(shù)應(yīng)用和數(shù)據(jù)融合技術(shù)的研究。

1 智能壓力傳感器的硬件設(shè)計(jì)

為智能壓力傳感器的硬件框圖。在本設(shè)計(jì)中，硬件系統(tǒng)的組成分為2部分：

基于數(shù)據(jù)融合技術(shù)的智能壓力傳感器研究

我國研究一款可以融合數(shù)據(jù)技術(shù)的智能壓力傳感器

(1)傳感器輸出信號的預(yù)處理部分。主要由信號調(diào)理電路組成，包括對靜壓和溫度傳感器的恒壓源電路的設(shè)計(jì)，以及對傳感器輸出信號進(jìn)行濾波放大。

(2)信號分析處理部分，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并完成對信號的分析處理。

在信號處理部分，本文著重采用ADuC812單片機(jī)設(shè)計(jì)硬件電路，結(jié)構(gòu)簡單，體積小，其功能方框圖如圖2所示。由圖2可知ADuC812單片機(jī)與其他單片機(jī)不同的特點(diǎn)：芯片內(nèi)不僅集成了可重新編程非易失性閃速／電擦除程序存儲器的高性能8位(與8051兼容)MCU，還包含了高性能的自校準(zhǔn)8通道ADC及2通道12位DAC；與所有8051兼容的器件一樣，對于程序和數(shù)據(jù)存儲器，ADuC812具有各自獨(dú)立的地址空間，如64 KB外部程序地址空間和16 MB外部數(shù)據(jù)地址空間，但與其他器件不同的是，它包含了片內(nèi)閃速存儲器技術(shù)，可以向用戶提供8 KB的閃速／電擦除程序存儲器、640 KB的閃速／電擦除數(shù)據(jù)存儲器；芯片集成了全部輔助功能塊，可以充分支持可編程的數(shù)據(jù)采集核心。這些輔助功能塊包括看門狗定時(shí)器(WDT)、電源監(jiān)視器(PSM)以及ADCDMA功能。另外，為多處理器接口和I／O擴(kuò)展提供了32條可編程的I／O線、IZC兼容的SPI和標(biāo)準(zhǔn)UART串行端口。

我國研究一款可以融合數(shù)據(jù)技術(shù)的智能壓力傳感器