CN114812915A - 一种压力扫描阀电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压力扫描阀电路，应用于电力电子技术领域，包括：调理单元，用于对预设数量的气压传感器的输出信号进行滤波调理，获取预设数量的调理信号；模数转换单元，用于对调理信号进行模数转换，得到预设数量的数字量信号；主控单元，用于对数字量信号进行数据处理，得到数据处理结果；本发明通过压力扫描阀电路中调理单元的设置，将模数转换集成到压力扫描阀电路的压力测量过程中，从而能够以数字信号传输的压力测量结果，提升了压力检测的准确性；并且通过在压力扫描阀电路中集成主控单元，实现对压力测量过程的整体控制，保证了压力检测的准确性。

Description

一种压力扫描阀电路

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种压力扫描阀电路。

背景技术

目前，压力传感装置的测量原理核心为电桥测量法，即每个通气道内有一个气压传感器（即压力传感器）；当气压变化时，气压传感器的压力测量电桥的电桥测量臂上的电阻会发生变化，在激励电压的作用下会输出对应的电压（即模拟量）。

常见的电桥测量法主要有惠斯通电桥（Wheatstone bridge）和开尔文电桥（Kelvin bridge）。惠斯通电桥主要用于测量中等阻值（10～106欧姆），由于其原理简单，所以通常作为电桥原理解释的范例。开尔文电桥是1862年英国科学家W.汤姆逊在研究小阻值测量时提出，被称为汤姆逊电桥，后因其晋封为开尔文勋爵，故得名开尔文电桥。汤姆逊在测量小阻值时，引线电阻和连接点处的接触电阻会引起测量产生较大误差，如果采用双臂电桥可以消除这一误差，使电阻值的可测值可低到毫欧级。在此基础上，逐步发展出史密斯电桥、三平衡电桥和四跨线电桥等，使得采用桥路测小电阻的理论与实践臻于完善。由于电桥准确度高、稳定性好，直到现在仍被广泛用于各种测量电路和自动控制中，在信号调理理论中占有重要地位。

现有技术中，压力阀扫描电路会将压力传感装置中的气压传感器（即压力传感器）采集输出的放大后传输到扫描阀主机，由于模拟信号的远距离传输容易受到很多干扰，使得压力检测的准确性不高。因此，如何能够提高压力检测的准确，是现今急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种压力扫描阀电路，以通过压力扫描阀电路中模数转换单元的设置，以数字信号传输压力测量结果，提升了压力检测的准确性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种压力扫描阀电路，包括：

调理单元，用于对预设数量的气压传感器的输出信号进行滤波调理，获取所述预设数量的调理信号；

模数转换单元，用于对所述调理信号进行模数转换，得到所述预设数量的数字量信号；

主控单元，用于对所述数字量信号进行数据处理，得到数据处理结果。

可选的，所述调理单元，包括：

所述预设数量的滤波器，用于对各自对应的一个气压传感器进行滤波，得到预设数量的滤波信号；

多路开关，用于切换导通主放大电路与所述预设数量的所述滤波器的连接；

所述主放大电路，用于对所述滤波信号进行放大，得到所述调理信号。

可选的，所述主放大电路，包括：

偏置电路，用于根据所述滤波信号，生成偏置信号；

差分放大电路，用于根据所述偏置信号，对所述滤波信号进行放大，得到所述调理信号。

可选的，所述差分放大电路具体为平衡式差分程控放大电路，用于实现所述滤波信号的程控放大以及所述模数转换单元的差分驱动。

可选的，所述预设数量大于或等于2。

可选的，所述模数转换单元具体用于将所述气压传感器的压力测量电桥的输入电压作为基准电压，对所述调理信号进行模数转换，得到所述数字量信号。

可选的，所述主控单元还用于通过485通讯接口，将所述数据处理结果传输到上位机。

可选的，该压力扫描阀电路，还包括：压力传感装置；其中，所述压力传感装置包括所述预设数量的通气道，每个所述通气道内设置一个所述气压传感器；其中，所述气压传感器包括压力测量电桥。

可选的，该压力扫描阀电路，还包括：供电电路，用于对所述调理单元、所述模数转换单元、所述主控单元和所述气压传感器进行供电。

可选的，所述供电电路，包括：

第一稳压转换单元，用于将外部电源输出的第一正电压转换为第二正电压；

第二稳压转换单元，用于将所述第二正电压转换为第三正电压；

第三稳压转换单元，用于将外部电源输出的第一负电压转换为第二负电压；

电压基准电路，用于将所述第三正电压转换为基准电压；

电桥激励电路，用于利用所述基准电压，将第二正电压转换为激励正电压，将第二负电压转换为激励负电压。

本发明所提供的一种压力扫描阀电路，包括：调理单元，用于对预设数量的气压传感器的输出信号进行滤波调理，获取预设数量的调理信号；模数转换单元，用于对调理信号进行模数转换，得到预设数量的数字量信号；主控单元，用于对数字量信号进行数据处理，得到数据处理结果；

可见，本发明通过压力扫描阀电路中调理单元的设置，将模数转换集成到压力扫描阀电路的压力测量过程中，从而能够以数字信号传输的压力测量结果，提升了压力检测的准确性；并且通过在压力扫描阀电路中集成主控单元，实现对压力测量过程的整体控制，保证了压力检测的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的一种压力扫描阀电路的结构框图；

图2为本发明实施例所提供的一种惠斯通电桥的原理示意图；

图3为本发明实施例所提供的一种惠斯通电桥的电桥不平衡状态示意图；

图4为本发明实施例所提供的一种单臂惠斯通电桥的示意图；

图5为本发明实施例所提供的一种双臂惠斯通电桥的示意图；

图6为本发明实施例所提供的一种半桥惠斯通电桥的示意图；

图7为本发明实施例所提供的一种全桥惠斯通电桥的示意图；

图8为本发明实施例所提供的一种调理单元的结构示意图；

图9为本发明实施例所提供的一种平衡式差分放大电路的示意图；

图10为本发明实施例所提供的一种电压驱动电桥的示意图；

图11为本发明实施例所提供的一种供电电路的电源转换示意图；

图12为本发明实施例所提供的一种激励电压的生成过程的示意图；

图13为本发明实施例所提供的一种桥压生成电路的示意图；

图14为本发明实施例所提供的一种射极跟随电路的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明实施例所提供的一种压力扫描阀电路的结构框图。该电路可以包括：

调理单元10，用于对预设数量的气压传感器的输出信号进行滤波调理，获取预设数量的调理信号；

模数转换单元20，用于对调理信号进行模数转换，得到预设数量的数字量信号；

主控单元30，用于对数字量信号进行数据处理，得到数据处理结果。

其中，本实施例中的气压传感器可以为压力传感装置的通气道内设置的用于检测气压变化的传感器；气压传感器可以包括压力测量电桥，如四线制电桥（即惠斯通电桥）或六线制电桥等。本实施例中的调理单元10可以对预设数量的气压传感器的输出信号（即模拟信号）进行滤波调理，将输出信号调理到模数转换单元20（A/D转换单元）所需使用的电平信号（即调理信号）。

具体的，对于本实施例中调理单元10的具体电路结构，可以由设计人员根据实用场景和用户需求自行设置，如调理单元10可以包括预设数量的滤波器、多路开关和主放大电路；其中，预设数量的滤波器可以用于对各自对应的一个气压传感器进行滤波，得到预设数量的滤波信号；多路开关可以用于切换导通主放大电路与预设数量的滤波器的连接；主放大电路可以用于对滤波信号进行放大，得到调理信号。

对应的，对于上述滤波器的具体设置数量和带宽设置，可以由设计人员根据实用场景和用户需求自行设置，如滤波器的数量可以与压力传感装置中的气压传感器的数量相同，即滤波器的数量可以为预设数量；如图2所示，压力传感装置为8通道，即压力传感装置中的气压传感器为8时，滤波器的数量也可以为8。压力扫描阀电路的采样率最高100Hz时，按采样定律，通过的信号频率不超过50 Hz，为了减小工频干扰，滤波器的带宽可以采用为40 Hz。

其中，上述多路开关可以设置在预设数量的滤波器与主放大电路之间，以切换导通滤波器与主放大电路之间的连接；如图2所示，多路开关可以设置在8个滤波器与包括偏置电路和差分放大电路的主放大电路之间，多路开关的切换速率可以采用800Hz，平均压力传感装置每个通道的采样率是100Hz，各通道可以按一定顺序切换。

具体的，由于压力传感器输出的是微弱信号，在毫伏量级，模数转换单元20工作在伏的量级，本实施例中可以利用主放大电路对信号进行放大，以保证模数转换单元20能够对主放大电路放大后的信号（即调理信号）进行数模转换。本实施例并不限定主放大电路的具体电路结构，如图8所示，主放大电路可以包括偏置电路和差分放大电路；其中，偏置电路，用于根据滤波信号，生成偏置信号，以提高系统对不同压力传感器的信号的适应能力；差分放大电路，用于根据偏置信号，对滤波信号进行放大，得到调理信号。

对应的，对于上述偏置电路和差分放大电路的具体电路结构，可以由设计人员自行设置，如差分放大电路可以采用平衡式差分程控放大电路，如图9所示的平衡式差分程控放大电路，以实现模拟输入信号的程控衰减、程控放大及A/D差分驱动，从而能够使噪声低于传统放大电路，并使精度提高30%以上。具体的，平衡式差分程控放大电路可以采用专用集成程控放大芯片实现，如PGA281芯片（一款高精度仪表放大器芯片），该芯片输入阻抗>1GΩ，具有数控增益功能，温漂0.5ppm/℃典型值，线性1.5ppm，共模抑制比>140dB，最大零漂5uv。采用平衡式差分放大电路可以实现模拟输入信号的程控衰减和程控放大、AD差分驱动，噪声更低，精度提高30%以上。平衡式差分程控放大电路的输入阻抗大于1GΩ，具有程控数控增益和信号完整性测试功能，采用零漂移架构，自动归零技术来提供低偏移电压、近零偏移和增益漂移，此外该电路还有高达出色的线性，高共模抑制和低1/f 噪声（闪烁噪声）。

具体的，本实施例所提供的压力扫描阀电路还可以包括压力传感装置其中，压力传感装置包括预设数量的通气道，每个通气道内设置一个气压传感器；其中，气压传感器包括压力测量电桥。

对应的，本实施例并不限定压力传感装置的具体结构，如预设数量为8时，压力传感装置可以采用一体化微型8通道压力传感器；也就是说，压力传感装置可以采用一体化气路结构，设置有8个通气道，每个通气道内有一个气压传感器，当通气道内的气压变化时，气压传感器的电桥测量臂上的电阻会发生变化，在激励电压的作用下会输出对应的电压，该电压非常微弱，约为毫伏量级。

具体的，对于本实施例中气压传感器所采用的压力测量电桥的具体电路结构，可以由设计人员根据实用场景和用户需求自行设置，如压力测量电桥可以采用惠斯通电桥或六线制电桥，例如，压力测量电桥采用惠斯通电桥时，惠斯通电桥的原理如图2所示，限流电阻用于限制电流的大小，主要目的在于保护电桥和改变电桥灵敏度；当电源接通时，C和D两点之间的电位不相等时，电桥处于不平衡状态，此时如果将检流计换成电压表可以如图3所示，图3中电桥的比率臂上的比率电阻为R₁和R₂；电桥待测臂上的待测电阻为R_x，桥比较臂上的标准电阻为R₀。外部力作用到R_x，从而使其产生一定的形变，单臂电阻发生变化，从而使得电桥的输出发生变化；如图4所示的惠斯通单臂电桥及其电桥输出电压可以如下，此单臂电桥的线性度误差为0.5%。

虽然单臂电桥存在一定的非线性，但是由于电桥电阻变化与输出之间具有确定的关系，故可以用软件消除数字系统中的线性误差。此外，由于该电阻变化量一般都很小，输出电压变化可能只有几个毫伏，因此也对压力扫描阀电路的高精度、低噪声提出了较高的要求。

压力扫描阀电路的压力测量主要难度主要体现在以下几个方面：

1）传感器通道测量精度高，测试精度≤0.05%（测试温度25℃±3℃，采样率100Hz），但是因为压力测量过程中，环境复杂，对压力测量精度影响非常大，需要设计高精度的测量采集通道提高其精度。

2）因为测量环境温度温差较大，传感器会产生较高的温度漂移，影响应力测量精度，需对其进行校正补偿。

3）测量压力的电桥激励方式采取电压激励，激励电压的稳定性也将直接影响电桥输出的总精度，需要稳定的桥压参考量和比值测量技术以保证获得期望的精度。

基于以上分析，气压传感器所采用的压力测量电桥，在压力变化时，电桥上的对应电阻会发生变化。对于压力测量电桥，实现测量的方法主要有两种：四线制电桥、六线制电桥。四线制电桥也称为惠斯通电桥，其原理为给定恒定的激励源V _B ，当电桥中传感器的电阻发生改变，其输出也会相应改变，如图4至7所示的单臂、双臂、半桥和全桥的输出对应的公式可以如下：

单臂：

双臂：

半桥：

全桥：

从上述公式中可见，激励源V _B 的误差会直接造成电桥输出的误差，无论是长线或激励源都会给电桥造成很大影响。

需要说明的是，为了克服激励源的误差所造成的电桥输出的误差，本实施例可以利用模数转换单元20（ADC）的工作原理，实现比例式动态反馈电桥测量法，大大简化电路设计，而且对电桥激励的稳定性要求降低，原理可以如图10所示，在电桥的输入端 A和C引出两根与 B和D 所连接的导线属性相同的导线，再经过相同走线方式连接到测量端的 ADC的参考电压输入，将电桥的激励源直接反馈到模数转换的参考基准端。

图10中，电桥输出电压V _O 为B、D两点电平之差，如下式所示，

为电桥激励电压：

V _O 首先由信号调理电路（即调理电路）进行放大和滤波等处理，然后送入ADC进行转换，此时ADC的输入电压为

，G为信号调理电路整体增益倍数。令

和

代入上式，有电桥输出电压

，则ADC输入电压可表示为下式：

以N位分辨率的Σ-Δ型ADC为例，其对

的转换结果D _code 可由下式表示：

从而得到ADC转换结果与电桥桥臂阻值之比的关系：

可见，此时的输出已经不包括定恒的激励源E，从而从根本上克服了激励源波动和长线等对测量误差的影响。也就是说，比例式动态反馈电桥测量法可以作为压力扫描阀电路的测量原理，本实施例中的模数转换单元20可以具体用于将气压传感器的压力测量电桥的输入电压作为基准电压，对调理信号进行模数转换，得到数字量信号。

具体的，采用比例式动态反馈电桥测量法，将电桥的输入电压作为模数转换单元20的参考电压后，解决了激励源带来的误差，同时利用 模数转换单元20 自身的工作原理，大大简化电路设计，而且对电桥激励的稳定性要求降低。对于本实施例中的模数转换单元20的具体结构和类型，可以由设计人员自行设置，由于模数转换单元20采用的AD（模数）采样芯片是数据采集的核心，其指标直接决定了数据采集的精度，而精度和采样率是该芯片选择的重要影响因素；被测量的精度很大程度上决定于ADC量化值编码的位数，位数越高，则最低有效位就越小，采集到的信号就更精确；但随着ADC位数增高，最高实时采样率就会降低。本实施例中模数转换单元20可以采用24位AD（模数）采样芯片，如24位高精度Σ-ΔA/D（一种ADC结构），既可以获得高精度采样，又可以平衡采样速度和精度之间的矛盾，例如模数转换单元20可以采用24位的Sigma-Delta（一种广泛使用的高精度ADC结构）型ADC，其指标可以如下：24位分辨率，最高采样率256ksps，信噪比108dB，±2 ppm满量程（FSR）积分非线性（INL）、±50μV失调误差、±30 ppm增益误差，内置差分信号缓冲器，能够使用外部高精度3.3V基准电压。

需要说明的是，本实施例中的主控单元30可以将模数转换单元20转换后的数字量信号进行接收，然后进行数据处理，得到数据处理结果；其中，主控单元30的数据处理可以包括标度变换和数据校准（如误差补偿）等过程。相应的，主控单元30还可以用于控制模数转换单元20的AD采样，实现AD采样的同步及触发；还可以用于对压力扫描阀电路中各单元的参数进行控制，如滤波器的截至频率设置，ADC控制与数据读取，采样频率的设置和通道切换等；还可以用于与上位机进行通信，以将数据处理结果传输到上位机；例如主控单元30可以采用ARM（Advanced RISC Machines）处理器作为数据封装上传单元，如STM32F103型号的ARM，负责整个电路的控制和数据处理工作。

具体的，本实施例中主控单元30可以采用485通讯接口与上位机进行通信，即主控单元30还用于通过485通讯接口，将数据处理结果传输到上位机；其中，485通讯接口是RS-232（一种串行数据通信的接口标准）接口的扩展，其传输距离和稳定性都高于RS-232，适合环境恶劣的工业控制场合以及传输比较远的场合中。

可以理解的是，本实施例所提供的压力扫描阀电路还可以包括用于对压力扫描阀电路中电路元件进行供电的供电电路，例如供电电路可以对调理单元10、模数转换单元20、主控单元30和气压传感器进行供电。

具体的，本实施例中的电路系统体积小，且具有恒温装置不易散热，由于大电流发热大，会使系统内部短时间内产生大量的热量，降低元器件的使用寿命和可靠性，影响系统的稳定性及精度；本实施例中大电流的电压需要可以外部直接供给，其他电源电压可以用外部稳压的方式获得；即数据采集模块的电源由外部电源通过处理后供给，从外部引入直流电源+9V,300mA；-9V,300mA；其他内部电源压+5V、+3.3V和-5V可以通过稳压芯片获得，其电路原理图可以如图11所示；也就是说，本实施例中的供电电路可以包括：第一稳压转换单元，用于将外部电源输出的第一正电压（如图11中的+9V）转换为第二正电压（如图11中的+5V）；第二稳压转换单元，用于将第二正电压转换为第三正电压（如图11中的+3.3V）；第三稳压转换单元，用于将外部电源输出的第一负电压（如图11中的-9V）转换为第二负电压（如图11中的-5V）；电压基准电路，用于将第三正电压转换为基准电压（如图11中的+2.5V）；电桥激励电路，用于利用基准电压，将第二正电压转换为激励正电压（如图11中的+2.5V），将第二负电压转换为激励负电压（如图11中的-2.5V）。

对应的，由于高精度测力电路系统的电源抑制比一般为80db~90dB，此时电源对系统噪声的影响为万分之一至十万分之五左右，由于压力传感器满量程输出约10mv左右，本实施例中把系统文波输出可以控制在 10mv以内，从而使得电源文波不会对高精度测量产生太大影响；如本实施例中的稳压转换单元可以采用LDO（低压差线性稳压器），使电源的最大纹波为10mV。

其中，本实施例中供电电路可以采用模数分离的供电方式，减少电源之间的串扰，提高系统测量的精度。本实施例中的电桥激励电路可以采用电压基准电路提供基准电压（如2.5V）后，再通过功率放大，输出激励正电压和激励负电压，如±2.5V（150 mA），以供给电桥使用。本实施例中的电桥激励需选取合适的电压值，因为较大的激励电压能够产生较大的满量程输出电压，但也将导致更大的功耗和传感器自热误差；较低的激励电压则需要调理电路具有更大的增益，并对噪声更为敏感。同时，由于电桥的输出与激励电压成正比，激励电压的稳定性也将直接影响电桥输出的总精度，需要稳定的参考量和比值测量技术以保证获得期望的精度。稳定的激励源，对压力测量尤为重要，一个稳定的激励源能够减少系统噪声，提高测量精度。本实施例中，激励电压的生成过程可以如图12所示；为了保证电桥的高稳定性，本实施例中利用稳定的基准源，如电压基准电路的芯片选用ADR4525，一种精密带隙基准电压源，具有微功率、低噪声、小尺寸的特点，以基准源的基准电压作为桥压的基本参考，如图13所示，采用放大器将其进行同向和反向同比放大，形成最终的桥压。

其中，本实施例电压基准电路可以采用带隙基准电压源，该类电压基准具有低温漂系数，低噪声等特点，其温漂系数一般能达到1ppm/℃，噪声低于0.5ppmp-p（0.1-10Hz）。电路主要分成：带隙基准、误差补偿单元、功率驱动单元。为了同时具有正负基准电压标准，一般可以采用低噪声放大器反向输出，为了获得高精度，R1,R2需要互相匹配，其匹配精度应优于0.01%，温度系数低于0.5ppm/℃。

本实施例中，电压基准电路产生的基准电压虽然比较稳定，但是没有足够的带负载能力，本实施例中可以通过电桥激励电路中的射极跟随电路（即共集电极放大电路）和反向射极跟随电路，生成激励电压（即激励正电压和激励负电压），以提高基准电压的负载能力。例如基准电压为+2.5V时，射极跟随电路可以如图14所示，利用+2.5V的基准电压，将+5V电压转换为+2.5V的激励正电压。

具体的，本实施例所提供的压力扫描阀电路还可以包括调试底板，用于下载主控单元30的控制程序和检测电源、基准电压和传感器的输出。通过调试底板的设置可以方便对各个叠板进行调试，防止上电烧毁器件，提高调试效率。当数据采集模块出现故障时，可以通过底板快速的进行定位，从而进行更换或者维修，减少查找错误的时间。

具体的，本实施例所提供的压力扫描阀电路可以设置在压力传感装置中。

需要说明的是，预设数量为8时，本实施例所提供的压力扫描阀电路可以具体为8通道压力扫描阀电路，对8通道压力扫描阀电路进行重复性测试、测量误差测试、精密度测试和一致性测试，其测试结果可以如下：

8通道在同一输入下，按照500Pa一个台阶，将-2500Pa至2500Pa量程平均分成11组气压值，每个通道采集该组气压值5次，并将5次测量的平均值作为该通道的最终测量值。各通道测量计算得到的平均值如表1所示。

表1 重复性测试的平均值计算结果展示表

将每个通道的输出值和表1中每个通道的平均值按照公式如下分别进行计算，得到结果如表2所示：

其中，

表示每个通道输出平均值，

表示输出值，

表示满量程，单位均为Pa。

表2 各通道重复性误差结果展示表

从表2可知，第1、3、4、6、7通道重复性误差均≤0.1%；第2、5、8通道重复性误差均＞0.1%，但第2通道仅在2500Pa的压力值下的重复性误差为0.14%，远远大于该通道在其他压力值下的重复性误差，可以推断该通道在2500Pa的测量中出现坏点或者测量失误，此点数据不作为重复性验证的参考，将该点数据剔除。同理可得，剔除第5通道在2000Pa处的测量数据，剔除第8通道在-2000Pa处的测量数据。由此可见，该测压模块8个通道的重复性误差都在0.05%以下，符合要求。

得到每个通道在不同组压力值下的误差，然后将每个通道的11组误差求平均，得到每个通道的平均误差，最后将8组通道平均误差再求平均，得到该测压模块的总平均误差，相关计算结果如表3所示。

表3 各通道精度计算结果展示表

由表3的精度计算结果分析，系统在±2500Pa量程内，各个通道在-1000Pa至-2000Pa的测量精度最高，这是由于压力传感器本身的应变特性决定的。综合分析，系统的精度约为0.11%，该精度满足测压使用要求。

以表1中各通道的平均输出值，分别减去8通道平均值，取最大差值，按照如下均方根误差公式进行计算，计算结果如表4所示。

其中，

表示n次测量的平均值，

表示n次测试输出值，

表示满量程，单位均为Pa。

表4 均方根计算结果展示表

由表4中计算结果可知，第8通道在-2000Pa的压力值下的均方根为1.121%，远远大于该通道在其他压力值下的均方根，可以确定该通道在-2000Pa的测量中出现坏点或者测量失误，此点数据不作为重复性验证的参考，将该点数据剔除。同理可得，剔除第4通道在2000Pa处的测量数据。剔除相应数据后，综合分析可得，系统在±2500Pa量程内，均方根误差均＜0.05%，符合要求。

以表1中各通道的平均输出值，分别减去8通道平均值，取最大差值，按照如下公式进行计算，计算的一致性测试结果如表5所示。

其中，

表示每个通道输出平均值，

表示在同一输入值下的8通道平均值，

表示满量程，单位均为Pa。

表5 一致性测试数据展示表

由表5中的一致性测试数据计算结果可知，只有第3通道在1000Pa压力测量时数值明显差于其他测量，可视为坏点，将其剔除，其余一致性误差均＜0.05%，满足要求。

也就是说，通过上述测试结果可知本实施例中的压力扫描阀电路可以满足测试和实际使用的要求，对气压传感器的输出进行高精度的测量。

本实施例中，本发明实施例通过压力扫描阀电路中调理单元10的设置，将模数转换集成到压力扫描阀电路的压力测量过程中，从而能够以数字信号传输的压力测量结果，提升了压力检测的准确性；并且通过在压力扫描阀电路中集成主控单元30，实现对压力测量过程的整体控制，保证了压力检测的准确性。

以上对本发明所提供的一种压力扫描阀电路进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种压力扫描阀电路，其特征在于，包括：

调理单元，用于对预设数量的气压传感器的输出信号进行滤波调理，获取所述预设数量的调理信号；

模数转换单元，用于对所述调理信号进行模数转换，得到所述预设数量的数字量信号；

主控单元，用于对所述数字量信号进行数据处理，得到数据处理结果。

2.根据权利要求1所述的压力扫描阀电路，其特征在于，所述调理单元，包括：

所述预设数量的滤波器，用于对各自对应的一个气压传感器进行滤波，得到预设数量的滤波信号；

多路开关，用于切换导通主放大电路与所述预设数量的所述滤波器的连接；

所述主放大电路，用于对所述滤波信号进行放大，得到所述调理信号。

3.根据权利要求2所述的压力扫描阀电路，其特征在于，所述主放大电路，包括：

偏置电路，用于根据所述滤波信号，生成偏置信号；

差分放大电路，用于根据所述偏置信号，对所述滤波信号进行放大，得到所述调理信号。

4.根据权利要求3所述的压力扫描阀电路，其特征在于，所述差分放大电路具体为平衡式差分程控放大电路，用于实现所述滤波信号的程控放大以及所述模数转换单元的差分驱动。

5.根据权利要求2所述的压力扫描阀电路，其特征在于，所述预设数量大于或等于2。

6.根据权利要求1所述的压力扫描阀电路，其特征在于，所述模数转换单元具体用于将所述气压传感器的压力测量电桥的输入电压作为基准电压，对所述调理信号进行模数转换，得到所述数字量信号。

7.根据权利要求1所述的压力扫描阀电路，其特征在于，所述主控单元还用于通过485通讯接口，将所述数据处理结果传输到上位机。

8.根据权利要求1所述的压力扫描阀电路，其特征在于，还包括：压力传感装置；其中，所述压力传感装置包括所述预设数量的通气道，每个所述通气道内设置一个所述气压传感器；其中，所述气压传感器包括压力测量电桥。

9.根据权利要求1至8任一项所述的压力扫描阀电路，其特征在于，还包括：供电电路，用于对所述调理单元、所述模数转换单元、所述主控单元和所述气压传感器进行供电。

10.根据权利要求9所述的压力扫描阀电路，其特征在于，所述供电电路，包括：

第一稳压转换单元，用于将外部电源输出的第一正电压转换为第二正电压；

第二稳压转换单元，用于将所述第二正电压转换为第三正电压；

第三稳压转换单元，用于将外部电源输出的第一负电压转换为第二负电压；

电压基准电路，用于将所述第三正电压转换为基准电压；

电桥激励电路，用于利用所述基准电压，将第二正电压转换为激励正电压，将第二负电压转换为激励负电压。

Images