本科自动化压力传感器零点漂移毕业论文

学校代码10126学号00924010分类号密级本科毕业论文（设计）数据采集系统变送器零点漂移的解决方法学院、系电子信息工程学院自动化系专业名称自动化年级2009级学生姓名王丰指导教师赵子先2013年5月18日内蒙古大学本科毕业论文(设计)I数据采集系统变送器零点漂移的解决方法摘要压力变送器在工业现场是重要的检测传送装置，而基于扩散硅的压力传感器由于自身的精度高、灵敏度高、稳定性好、线性度优良、反应迅速、迟滞性小等特性优势，以及价格低廉等市场优势，使其在近30年中得以快速发展，并广泛应用于工业冶金、航空航天等众多领域。目前多数压力变送器的研发者倾向于利用压阻式扩散硅压力传感器作为信号的传送环节。但是由于技术等多方面限制，压阻式压力传感器易受现场温度变化的影响，从而产生零点漂移。而多数的制造厂商不能生产没有零点漂移的传感器，这就需要我们对压力传感器的零点漂移进行研究及温度补偿。本文从压阻式压力传感器的电路入手，分析了压力传感器的工作特性以及产生零点漂移的原因。通过对相关资料的研习，文章试图将现有的技术较为成熟、效果较为优良的零点漂移的补偿方法加以整理、汇集，这些方法既包括硬件电路补偿设计，也涵盖软件程序补偿。软件补偿技术由于其成本低、效果好而越来越受到关注。因此本文着重介绍了压力传感器软件补偿零点漂移的方法，并对其中的基线、斜率去除零漂的方法进行了深入探讨。作者介绍了基线、斜率去零漂的计算理论，同时尝试编写了相关的算法程序，并对航天科工集团下导弹发射采集的曲线数据进行校正。在最后，本文提出了改进的方向。关键词：压力变送器，扩散硅压力传感器，零点漂移，补偿方法内蒙古大学本科毕业论文(设计)IITHESOLUTIONMETHODOFTRANSMITTERZERODRIFTINDATAACQUISITIONSYSTEMAuthor:WangFengTutor:ZhaoZixianABSTRACTPressuretransduceristhedetectionoftransmissiondevice，whichisimportantinthefieldofindustrial．Duetoitshighaccuracy，highsensitivity，goodstability，goodlinearity，fastresponseandsmallhysteresischaracteristicadvantages,andthelowpricemarketadvantage，diffusedsiliconpressuresensorhasbeendevelopedrapidlyintheresent30years，andiswidelyusedinmanyfields，suchasaerospace，industrymetallurgy．Nowadaysmostpressuretransmitterdeveloperstendtousepiezoresistivediffusedsiliconpressuresensorasasignaltransmissionlink．However，duetothetechnologyandmanyotherrestrictions，piezoresistivepressuresensorissusceptibletotheeffectsoftemperaturevariationsatthescene，resultinginzerodrift.Whereasmostmanufacturerscannotproducethesensorwithoutzerodrift，thissituationrequiresustostudythepressuresensorzerodriftandtemperaturecompensation．Startingfromthecircuitforpiezoresistivepressuresensor，thispaperanalyzesthecharacteristicsofpressuresensorandfindsoutthereasonofproducingzerodrift．Throughthestudyoftherelevantinformation，thearticleattemptstotidyingupandbringingtogetherexistingzerodriftcompensationmethods．Thetechnologyofthesemethodsismoremature，andtheeffectismoreexcellent．Thesemethodsincludebothhardwarecircuitdesignandsoftwareprogramofcompensation．Softwarecompensationtechnologyhasattractedmoreandmoreattentionbecauseofitslowcostandgoodeffect．Thisarticlefocusesonthepressuresensorsoftwarecompensationmethodofzerodrift，andthebaseline,slopemethodofremovingzerodriftisdiscussed．Theauthorintroducesthebaseline，slopemethodofremovingzerodrifttheoryofcomputation，atthesametime，theauthortrytowritetherelevantalgorithmprocedures，andcorrectthecurvedataofCASICmissilelaunching．Intheend，thispaperputsforwardthedirectionofimprovement．KeyWords:pressuretransmitter，diffusedsiliconpressuresensor，zerodrift，compensationmethod内蒙古大学本科毕业论文(设计)III目录第一章绪论.............................................................11.1变送器发展现状....................................................11.2对课题的解读......................................................11.3国内外压力传感器发展现状及发展趋势................................21.3.1国内外压力传感器发展概况....................................21.3.2当前国际对压力传感器研究方向及未来趋势......................21.4课题研究的意义....................................................31.5当前国内外对相关课题的研究进展....................................41.6课题研究的主要内容................................................4第二章压力传感器的工作特性及其零点漂移.................................52.1压阻式压力传感器的静态特性指标....................................52.2压阻式压力传感器的工作原理分析....................................62.2.1半导体材料的压阻效应........................................62.2.2压阻系数....................................................72.2.3压阻式压力传感器的内部构造及工作原理........................92.3压阻式压力传感器的热零点漂移问题的研究...........................102.3.1压阻式压力传感器零点漂移的表示.............................102.3.2零点热漂移产生原因的半导体理论分析.........................112.3.3零点热漂移产生原因的电路分析...............................11第三章压力传感器热零点漂移的补偿技术..................................143.1硬件零点补偿方法.................................................143.2软件补偿零点漂移方法.............................................163.2.1基线、斜率去除零漂方法.....................................163.2.2多项式拟合规范化法.........................................183.2.3RBF神经网络法..............................................203.3本章小结.........................................................21第四章零点漂移补偿算法的C语言实现与测试..............................224.1基线、斜率去除零点漂移的流程图设计...............................224.2变量定义及部分运行程序...........................................234.3结果分析.........................................................25结论....................................................................35致谢....................................................................36参考文献................................................................37附录....................................................................38内蒙古大学本科毕业论文(设计)第页1第一章绪论1.1变送器发展现状变送器作为重要的基础自动化仪表被广泛应用于工业现场的传送与检测过程。回顾变送器的发展历程，大致经过了以下几个阶段：（1）起初生产的变送器工作原理是大位移，这一时期的变送器的精确度很低，而且重量较大。（2）进入上世纪50年代产生了基于力平衡的差压变送器，这种变送器比大位移式变送器精确度要高，但是存在易受现场干扰等技术缺点。（3）第三个阶段出现的变送器其特点是采用新型的材料，比之上几代的变送器精确度得到了改善。（4）到了20世纪90年代，随着电子技术的迅猛发展，变送器的技术性能得到极大提高，并向智能化方向发展。1.2对课题的解读随着传感器的不断发展，随之产生了变送器。根据一般化的定义，我们认为变送器输出的信号全部是标准信号，具体说就是信号物理量的形式和数值范围均符合国际标准。例如直流电流4~20mA、空气压力20~100kPa都是当前通用的标