压阻式压力传感器测量系统的研究

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本文对压阻式压力传感器测量系统进行了深入的研究,重点研究内容包括以下几个方面:(1)分析压阻式压力传感器的工作原理,并将温度传感器作为辅助传感器进行二维温度标定实验,证实其存在温度漂移现象,因而,实际使用中必须采取一定方法解决这个问题,才能保证其具有稳定的测量性能。(2)本文设计了一个基于TL431的恒定电流源,该恒定电流源具有很好的稳定性,能够保证对压阻式压力传感器稳定供电。同时为了改善压阻式压力传感器的输入输出非线性的缺点,本文采用曲线拟合的方式对其进行了非线性校正,实验结果表明校正后其线性程度得到较大提升。(3)本文采用软件算法来解决压阻式压力传感器的温度漂移问题,为此创建了一种基于差分进化算法(DE)优化BP神经网络算法的数据融合模型,DE保证优化算法在全局范围内搜索最优解,解决了BP易陷入局部极小的缺陷。用该模型对压阻式压力传感器进行数据融合后,其灵敏度温度系数从1.88×10-3降低至1.98×10-4,温度附加误差的相对值也从9.6%降低至0.912%,实验结果表明该DE-BP模型能够有效改善压阻式压力传感器的温度漂移问题。(4)文章最后设计了一个完整的智能压力测量系统,并采用DE-BP模型进行温度补偿,大大改善了其测量结果的稳定性。系统设计包括硬件部分和软件部分。硬件部分以STM32F103单片机为核心处理器,设计了信号采集、放大模块、A/D转换模块、报警模块、串口通讯模块以及LCD显示模块;软件部分包括核心的温度补偿算法,以及各个模块子程序。系统整体设计完成之后,对其进行了软硬件的调试,不断对其进行优化,并在实际试验中测试该系统的整体性能。研究结果表明,本文设计的智能压力测量系统,能够有效抑制温度的影响,具有良好的性能表现,整体性能远远优于原始压阻式压力传感器。
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