擴(kuò)散硅壓阻式壓力傳感器是應(yīng)用*廣泛的壓力傳感器之一，它相當(dāng)于一個有四只電阻的橋路。半導(dǎo)體電阻有溫度系數(shù)，會產(chǎn)生溫度誤差;傳感器的壓敏特性又有非線性誤差。因此，壓力傳感器在實際應(yīng)用中會有溫度和壓力誤差存在。濕度傳感器探頭, ,不銹鋼電熱管 PT100傳感器, ,鑄鋁加熱器,加熱圈  流體電磁閥

　　利用壓力傳感器進(jìn)行高精度測量時，就要對壓力傳感器的誤差進(jìn)行補(bǔ)償。按照實現(xiàn)的條件可以將誤差的補(bǔ)償方法分為用硬件電路補(bǔ)償和在智能芯片或微機(jī)中以軟件方法實現(xiàn)補(bǔ)償。

　　本壓力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在硬件上，采用AT89S52單片機(jī)控制X型精密硅壓式壓力傳感器MPX2100和高精度積分式A/D轉(zhuǎn)換器ICL7135等器件，對壓力信息進(jìn)行采集轉(zhuǎn)換;軟件上，在分析基于*佳擬合直線原理的壓力傳感器非線性補(bǔ)償模型的基礎(chǔ)上，對采集的壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行非線性修正，實現(xiàn)壓力數(shù)據(jù)的高精度輸出。

　　1 硬件設(shè)計

　　1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理

　　基于單片機(jī)的壓力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成框圖如1所示。

　　系統(tǒng)的壓力傳感器選用Motorola公司的高精度X型硅壓力傳感器MPX2100，轉(zhuǎn)換精度高、靈敏度高，具有極好的線性度，其輸出的模擬信號通過信號調(diào)理電路放大調(diào)理。

　　調(diào)理后的模擬電量在AT89S52單片機(jī)的控制下，通過ICL7135進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，可以保證系統(tǒng)具有高數(shù)據(jù)采集精度和很強(qiáng)的抗干擾能力，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量傳送給單片機(jī)進(jìn)行運算及軟件補(bǔ)償?shù)忍幚怼?/span>

　　*后將數(shù)據(jù)顯示出來，同時可經(jīng)串行接口傳送到上位機(jī)，實現(xiàn)良好的人機(jī)交換，鍵盤提供人機(jī)交互的手段。

　　1.2 壓力采集及信號變換

　　Motorola公司的X型硅壓力傳感器與擴(kuò)散硅壓阻式壓力傳感器的惠斯登電橋不同，其**技術(shù)采用單個壓敏元件呈X型的電阻元件，因而稱為X型壓力傳感器。該X型電阻是利用離子注入工藝光刻在硅膜片上，并采用計算機(jī)控制的激光修正技術(shù)，溫度補(bǔ)償技術(shù)，使其精度很高，并具有極好的線性度和靈敏度。

　　壓力信號經(jīng)高精度壓力傳感器MPX2100變?yōu)殡娦盘枺捎陔娦盘柋容^微弱，為防止傳輸過程的衰減影響系統(tǒng)精度，系統(tǒng)采用電流傳輸。采集信號經(jīng)過圖2電路調(diào)理后，變換成4～20mA的標(biāo)準(zhǔn)電流信號，通過CMOS型8選1多路開關(guān)CD4051選擇之后，輸出到A/D模塊ICL7135進(jìn)行高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換。

　　保證在使用很長傳輸線時仍達(dá)到良好的性能，所有相同阻值電阻之間應(yīng)匹配良好，且在電源與輸出端之間加上電容器C1、C2以防止振蕩。

　　在無壓力時，只要調(diào)節(jié)RP2使在接受器上的電流為4mA;在滿度壓力時，調(diào)節(jié)RP1使在接受器上的電流恰好為20mA。從而保證硬件采集和傳輸過程的精度。

　　2 非線性誤差的補(bǔ)償

　　軟件補(bǔ)償是將微處理器與壓力傳感器結(jié)合起來，充分利用單片機(jī)豐富的軟件功能、結(jié)合一定的補(bǔ)償算法對傳感器的附加誤差進(jìn)行修正。

　　常用的軟件補(bǔ)償算法有曲線擬合法和表格法。對于曲線擬合方法，常用的有*小二乘法和切比雪夫法。*小二乘擬合法又可分為*佳擬合直線法和多項式擬合曲線法。擬合的方法不同，擬合誤差就不同。

　　一般來說，對于理論上輸入輸出為線性關(guān)系的傳感器，當(dāng)擬合的次數(shù)較低時， 采用*小二乘法的精度較高。考慮到一般測試儀器的實際測試精度要求以及計算機(jī)的數(shù)據(jù)運算能力、存儲能力，我們采用低階的*小二乘法曲線擬合，對誤差加以修正。