CN107861419B - 一种小型高精度大气压测量装置及测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种小型高精度大气压测量装置，包括大气压力传感器，温度传感器，微控制器芯片和LED显示屏；所述大气压力传感器、所述温度传感器和所述LED显示屏与所述微控制器芯片相连；所述微控制器芯片控制所述大气压力传感器采集大气压信息及控制所述温度传感器采集温度信息，所述微控制器芯接收所述大气压力传感器和温度传感器发送的串行数据信号后进行处理，得到大气压初值和温度值，利用所述大气压初值和温度值进行计算从而得出大气压值，并在LED显示屏上显示。利用上述装置实现高精度大气压测量，解决了现有大气压测量装置体积大、结构复杂、不方便携带的问题，本发明装置结构简单易实现，可以实时对大气压值进行显示。

Description

一种小型高精度大气压测量装置及测量方法
技术领域
本发明涉及气压测量技术领域，更具体地，涉及一种小型高精度大气压测量系统。
背景技术
介质的折射率是表征介质光学特性的物理量之一。空气折射率与大气压强有关，会随大气状态而改变，而此参数在很多科学研究领域中，如风洞气流图样绘制、飞行器的空气动力学分析等都有应用，仅把空气折射率近似为1远远满足不了科研的要求，所以为了获取精确的空气折射率值，对大气压强的高精度测量是很必要的。
大气压传统的测量方法主要有水银气压计、机械振筒式空盒气压计。水银气压计虽然测量精度较高,但其体积庞大,不便于设备的小型化；机械振筒式空盒气压计虽然体积较小,但其结构复杂、测量精度较低。传统的气压表已经不能同时满足小型化和高精度的需要。
发明内容
针对现有技术，本发明提供一种小型高精度大气压测量装置及测量方法，解决了现有大气压测量装置体积大、结构复杂、不方便携带的问题，本发明的系统结构简单易实现，可以实时对大气压值进行显示。
为了解决上述技术问题，本发明提出的一种小型高精度大气压测量装置，包括大气压力传感器，温度传感器，微控制器芯片和LED显示屏；所述大气压力传感器、所述温度传感器和所述LED显示屏与所述微控制器芯片相连；所述微控制器芯片控制所述大气压力传感器采集大气压信息及控制所述温度传感器采集温度信息，所述微控制器芯接收所述大气压力传感器和温度传感器发送的串行数据信号后进行处理，得到大气压初值和温度值，利用所述大气压初值和温度值进行计算从而得出大气压值，并在LED显示屏上显示。
进一步讲，本发明中，所述大气压力传感器采用MS5611气压传感芯片，所述MS5611气压传感芯片具有8个引脚，其中2个引脚为悬空脚，其余6个引脚包括：第一时序引脚SCK1、接地引脚GND、片选引脚CSB、供电引脚VCC、第一数据引脚DATA1和协议选择引脚PS；所述温度传感器采用SHT11温度传感器芯片，所述SHT11温度传感器芯片具有4个引脚，包括：第二时序引脚SCK2、接地引脚GND2、供电引脚VCC2和第二数据引脚DATA2。
所述微控制器芯片采用STM32F103RBT6芯片，所述MS5611气压传感芯片的第一时序引脚SCK1与所述STM32F103RBT6芯片的第八引脚连接，所述MS5611气压传感芯片的第一数据引脚DATA1与所述STM32F103RBT6芯片的第九引脚连接；所述SHT11温度传感器芯片的第二时序引脚SCK2与所述STM32F103RBT6芯片的第十引脚连接，所述SHT11温度传感器芯片的第二数据引脚DATA2与所述STM32F103RBT6芯片的第十一引脚连接。
利用上述小型高精度大气压测量装置实现小型高精度大气压测量方法，包括以下步骤：
步骤一：利用大气压传感器进行大气压测量得到读数D1，利用如下公式计算得到大气压初值P1：
P1＝D1*a1-a2 (1)
式(1)中，a1＝0.01886，a2＝71742，P1单位为Pa；
步骤二：根据大气压测量读数D1，利用如下公式计算得到单位温度变化下的气压漂移量P2：
P2＝(D1*a3-a4)/a5 (2)
式(2)中，a3＝4.2×10-5，a4＝172.72，a5＝256.38，P2单位为Pa；
步骤三：利用温度传感器进行温度测量得到读数T，利用如下公式计算得到温度变化量△T，单位为℃：
△T＝T-20 (3)
步骤四：根据步骤一得到的大气压初值P1，步骤二得到的单位温度变化下的气压漂移量P2，以及步骤三得到的温度变化量△T，利用如下公式计算得到高精度大气压值Pc：
Pc＝P1+P3*△T (4)
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
系统结构简单，体积小，便于携带，功耗低，可以对大气压进行高精度实时测量，并可以通过LED显示屏进行显示。
附图说明
图1为本发明小型高精度大气压测量装置的电路图；
图2为本发明小型高精度大气压测量装置的原理框图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征或步骤以外，均可以以任何方式组合，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
本发明提出的一种小型高精度大气压测量装置，如图2所示，该装置包括大气压力传感器U1、温度传感器U2、微控制器芯片U3、LED显示屏U4。所述大气压力传感器U1、所述温度传感器U2和所述LED显示屏与所述微控制器芯片U3相连。
如图1所示，所述大气压力传感器U1采用MS5611气压传感芯片，所述MS5611气压传感芯片具有8个引脚，其中2个引脚为悬空脚，其余6个引脚包括：第一时序引脚SCK1、接地引脚GND、片选引脚CSB、供电引脚VCC、第一数据引脚DATA1和协议选择引脚PS；所述温度传感器U2采用SHT11温度传感器芯片，所述SHT11温度传感器芯片具有4个引脚，包括：第二时序引脚SCK2、接地引脚GND2、供电引脚VCC2和第二数据引脚DATA2。
所述微控制器芯片U3采用STM32F103RBT6芯片，所述MS5611气压传感芯片的第一时序引脚SCK1与所述微控制器芯片第八引脚连接，所述MS5611气压传感芯片的第一数据引脚DATA1与所述微控制器芯片第九引脚连接；所述SHT11温度传感器芯片的第二时序引脚SCK2与所述微控制器芯片第十引脚连接，所述SHT11温度传感器芯片的第二数据引脚DATA2与所述微控制器芯片第十一引脚连接。
本发明中，所述微控制器芯片U3控制所述大气压力传感器U1采集大气压信息及控制所述温度传感器U2采集温度信息，所述主控芯片U3对接收到的所述大气压力传感器U1和温度传感器U2发送的串行数据信号进行处理并得到大气压初值和温度值，利用所述大气压初值和温度值进行计算从而得出高精度大气压值，并在LED显示屏U4上显示。
利用本发明小型高精度大气压测量方法，包括以下步骤：
步骤一：利用大气压传感器进行大气压测量得到读数D1，利用如下公式计算得到大气压初值P1：
P1＝D1*a1-a2 (1)
式(1)中，a1＝0.01886，a2＝71742，P1单位为Pa。
步骤二：根据步骤一所述的大气压测量读数D1，利用如下公式计算得到单位温度变化下的气压漂移量P2：
P2＝(D1*a3-a4)/a5 (2)
式(2)中，a3＝4.2×10-5，a4＝172.72，a5＝256.38，P2单位为Pa。
步骤三：利用温度传感器进行温度测量得到读数T，利用如下公式计算得到温度变化量△T，单位为℃：
△T＝T-20 (3)
步骤四：根据步骤一所述的大气压初值P1，步骤二所述的单位温度变化下的气压漂移量P2，以及步骤三所述的温度变化量△T，利用如下公式计算得到高精度大气压值Pc：
Pc＝P1+P3*△T (4)
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (3)

1.一种小型高精度大气压测量装置，包括大气压力传感器(U1)和温度传感器(U2)，其特征在于，还包括有微控制器芯片(U3)和LED显示屏(U4)；所述大气压力传感器(U1)、所述温度传感器(U2)和所述LED显示屏与所述微控制器芯片(U3)相连；
所述微控制器芯片(U3)控制所述大气压力传感器(U1)采集大气压信息及控制所述温度传感器(U2)采集温度信息，所述微控制器芯(U3)接收所述大气压力传感器(U1)和温度传感器(U2)发送的串行数据信号后进行处理，得到大气压初值和温度值，利用所述大气压初值和温度值进行计算从而得出大气压值，并在LED显示屏(U4)上显示；
小型高精度大气压测量方法包括以下步骤：
步骤一：利用大气压传感器(U1)进行大气压测量得到读数D1，利用如下公式计算得到大气压初值P1：
P1＝D1*a1-a2 (1)
式(1)中，a1＝0.01886，a2＝71742，P1单位为Pa；
步骤二：根据大气压测量读数D1，利用如下公式计算得到单位温度变化下的气压漂移量P2：
P2＝(D1*a3-a4)/a5 (2)
式(2)中，a3＝4.2×10-5，a4＝172.72，a5＝256.38，P2单位为Pa；
步骤三：利用温度传感器(U2)进行温度测量得到读数T，利用如下公式计算得到温度变化量ΔT，单位为℃：
ΔT＝T-20 (3)
步骤四：根据步骤一得到的大气压初值P1，步骤二得到的单位温度变化下的气压漂移量P2，以及步骤三得到的温度变化量ΔT，利用如下公式计算得到高精度大气压值Pc：
Pc＝P1+P3*ΔT (4)。
2.根据权利要求1所述小型高精度大气压测量装置，其特征在于：所述大气压力传感器(U1)采用MS5611气压传感芯片，所述MS5611气压传感芯片具有8个引脚，其中2个引脚为悬空脚，其余6个引脚包括：第一时序引脚SCK1、接地引脚GND、片选引脚CSB、供电引脚VCC、第一数据引脚DATA1和协议选择引脚PS；所述温度传感器(U2)采用SHT11温度传感器芯片，所述SHT11温度传感器芯片具有4个引脚，包括：第二时序引脚SCK2、接地引脚GND2、供电引脚VCC2和第二数据引脚DATA2。
3.根据权利要求2所述小型高精度大气压测量装置，其特征在于，所述微控制器芯片(U3)采用STM32F103RBT6芯片，所述MS5611气压传感芯片的第一时序引脚SCK1与所述STM32F103RBT6芯片的第八引脚连接，所述MS5611气压传感芯片的第一数据引脚DATA1与所述STM32F103RBT6芯片的第九引脚连接；所述SHT11温度传感器芯片的第二时序引脚SCK2与所述STM32F103RBT6芯片的第十引脚连接，所述SHT11温度传感器芯片的第二数据引脚DATA2与所述STM32F103RBT6芯片的第十一引脚连接。
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