CN102095547A - 精确测量被测压力的数字式压力表 - Google Patents

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白联军
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Abstract

本发明涉及精确测量被测压力的数字式压力表，包括MCU和压力传感器，压力传感器连接信号调理电路，信号调理电路连接模数转换器，模数转换器连接至MCU；MCU还分别与EPROM、3V电源和显示器相连。通过采用MCU低电压供电，降低MCU的晶振频率，并且在无测量时自动切断系统电源来实现降低功耗；采用高线性度14位模数转换器对压力变送器增加温度补偿电路减少环境引入误差，处理测量数据时，通过零点校正、多点校准技术，校正压力传感器非线性引入的误差；实现最大限度的延长使用寿命。

Description

精确测量被测压力的数字式压力表
技术领域
本发明涉及一种测量较大压力的精密仪表，具体涉及一种具有极低的功耗、很好的可靠性、能在大范围内精确测量被测压力的数字式压力表。
背景技术
在科技飞速发展的今天，新技术、新产品层出不穷，尤其是电子技术的发展给生活带来了巨大的变化。计算机微处理器技术的发展使人类许多梦想变成现实，在仪器、仪表行业，从单功能的模拟仪器仪表向数字化、多功能、智能化方向发展。传统的压力表是依靠弹性敏感元件随着压力的变化而产生弹性变形。机械压力表采用弹簧管(波登管)、膜片、膜盒及波纹管等敏感元件，并按此分类，所测量的压力一般视为相对压力，一般相对点选为大气压力，弹性元件在介质压力作用下产生弹性变形，通过压力表的齿轮传动机构放大，压力表就会显示出相对于大气压的相对值(或高或低)。这类压力表一般比较笨重而且抗振动能力比较差，用久以后指针很容易偏掉，还受环境温度影响比较大，而且肉眼观察存在误差，使得测量精度下降。这就使得从单功能的模拟仪器仪表需向着数字化、多功能、智能化方向发展。
当前，在许多以电池供电的仪器、仪表，尤其是需要长期工作的仪表设计中，仪表的功耗与电池寿命之间的矛盾是设计面临的问题。选择低功耗、微功耗元件及处理器，成为需要考虑的因素。
在较宽的测量范围实现较低的成本、较小的体积、较小的低功耗、较高的精度，成为当前仪表测量亟待克服和解决的问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种精确测量被测压力的数字式压力表，旨在解决压力表在较大压力测量范围时精度过低、功耗过大等问题。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
精确测量被测压力的数字式压力表，包括MCU和压力传感器，特点是：所述压力传感器连接信号调理电路，所述信号调理电路连接模数转换器，所述模数转换器连接至MCU；所述MCU还分别与EPROM、3V电源和显示器相连。
进一步地，上述的精确测量被测压力的数字式压力表，其中，所述模数转换器为14位的模数转换器。
本发明技术方案的实质性特点和进步主要体现在：
本发明通过采用MCU低电压供电，降低MCU的晶振频率，并且在无测量时自动切断系统电源来实现降低功耗；采用高线性度14位模数转换器对压力变送器增加温度补偿电路减少环境引入误差，处理测量数据时，通过零点校正、多点校准技术，校正压力传感器非线性引入的误差；实现最大限度的延长产品使用寿命，通过零点校正和多点校正技术将校正参数保存，提高产品的精度和长期稳定度，避免了因长期使用而性能下降的缺陷。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
图1：本发明的构造示意图。
图中各附图标记的含义见下表：
Figure BSA00000361170300021
Figure BSA00000361170300031
具体实施方式
如图1所示，精确测量被测压力的数字式压力表，包括MCU1和压力传感器4，压力传感器4连接信号调理电路3，信号调理电路3连接模数转换器2，模数转换器2为14位的模数转换器，模数转换器2连接至MCU1；MCU1还分别与EPROM 5、3V电源7和显示器6相连。
采用压力传感器4(扩散硅压力变送器)替代弹簧管机械式压力表，由于要求测量范围为(0-40MPa)而且要满足0.4％FS的精度，利用扩散硅压力传感器并利用现有的信号调理芯片对其所存在的非线性和温漂等问题分析并确立了对其实现补偿的方法，最终使压力传感器4的误差控制在0.2％FS范围内。采用MCU 1并直接利用外部模数转换器2并对测量结果进行多点数字校准。采用了A/D基准自动补偿及温度补偿技术，并在软件中设计了零点校准、在测量范围内均匀分布4点分段校准并增加了数字滤波功能，大大提高了产品的精确性、可靠性和实用性。
采用微功耗MCU 1将其供电电压控制在3V，并将工作频率设置在1MHz，不测量的时候使其处于低功耗模式，有测量时唤醒MCU 1开始工作，这样使得系统处理器功耗大大降低。从产品的实用性和人性化考虑增加了过热保护功能、3分钟内无测量自动关机功能、关机数据自动保存功能以及打印输出功能，从而具有显示清晰直观、精度高及寿命长等优点。模数转换器2采用14位A/D转换器(Slope A/D)，该A/D转换器利用电容充放电原理，可用于电阻、电压、电流的转换。由于压力传感器4经放大后为电压信号，利用Slope A/D测量电压信号的传感器调理电路调理芯片选择了新型的可选择多种激励源的调理芯片，采用恒流源作为激励源而不是采用恒压源作为激励源在一定程度上也可减小功耗，增加抗干扰能力。
通过采用MCU低电压供电，降低MCU的晶振频率，并且在无测量时自动切断系统电源来实现降低功耗；采用高线性度14位模数转换器对压力变送器增加温度补偿电路减少环境引入误差，处理测量数据时，通过零点校正、多点校准技术，校正压力传感器非线性引入的误差；实现最大限度的延长产品使用寿命，通过零点校正和多点校正技术将校正参数保存，提高产品的精度和长期稳定度，避免了因长期使用而性能下降的缺陷。
需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (2)

1.精确测量被测压力的数字式压力表，包括MCU和压力传感器，其特征在于：所述压力传感器连接信号调理电路，所述信号调理电路连接模数转换器，所述模数转换器连接至MCU；所述MCU还分别与EPROM、3V电源和显示器相连。
2.根据权利要求1所述的精确测量被测压力的数字式压力表，其特征在于：所述模数转换器为14位的模数转换器。
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