多參數(shù)新型智能變送器的設(shè)計(jì)褚斌。徐力吉化集團(tuán)公司儀廠研宄所，吉林吉林132，22摘要主要介紹了多參數(shù)傳感器芯體的概念原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。介紹了美國公司比較新推出的4位1精度低功耗微處理器01215.給出了在多參數(shù)智能變送器硬件設(shè)計(jì)中21吖5和多參，感器接口，電路。小信號處理中針對各種噪聲和干擾采取的模擬濾波和數(shù)字濾波。HA通訊過程中數(shù)4 1引言隨著內(nèi)外儀器儀行業(yè)的飛速發(fā)展。傳感器技術(shù)也在不斷地更新，為了滿足市場的綸求。采用以傳感器國家工程研宄中心什發(fā)的復(fù)介碎壓阻傳感器為核心的多參數(shù)智能變送器，融微型化數(shù)字化智能化網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)于體，是種技術(shù)先進(jìn)的新增現(xiàn)場用儀。多參數(shù)智能變送器的特點(diǎn)就是采用多參數(shù)傳感器芯體作為核心檢測部件。

　　2多參數(shù)傳感器芯體的設(shè)計(jì)微型多功能泣壓傳感器足利微電和微機(jī)械力口工融合技術(shù)，在面積僅為3.5，14.，的娃片上集差壓敏感元件靜壓敏感元件溫度敏感元件為休。，將其封裝在由金屬膜片離密封的保護(hù)液中。

　　具有可靠的密封性。傳感器與放大電路配套設(shè)計(jì)，利用數(shù)字補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)疔處理，使其在4080的溫度范圍內(nèi)，測量精度達(dá)到1級。

　　多功能集成差壓傳感器能夠時實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場中的差壓靜壓溫度變化的測量，靜壓和溫度的測量數(shù)據(jù)可修正被測環(huán)境的差壓輸出倍兌服了擴(kuò)散硅傳感器隨溫度漂移人的弱點(diǎn)。同時還可以補(bǔ)償靜壓對傳感器輸出為減小變送器的體積?；档蛡鞲衅鞯某赡尽２捎昧宋鸾饘倩?，時采用全固態(tài)剛性連接結(jié)構(gòu)。形成完整的全閥態(tài)封裝的多功能擴(kuò)散硅壓力傳感器芯體。這種形式的封裝結(jié)構(gòu)可使硅敏感芯片，翻厲，是多功，器芯體結(jié)構(gòu)競冬。

　　靜壓敏感膜片；2差壓敏感膜片；3差壓敏感電橋；4靜壓敏感電橋5.陸鋁絲6敏感芯片7雙拋玻璃8導(dǎo)壓傳基座引線1芯體1多，數(shù)傳感器芯體結(jié)構(gòu)意3轉(zhuǎn)換放大電路部分的設(shè)計(jì)在現(xiàn)場智能變送器的研制中。功耗問和精度問是4認(rèn)2，1也就是說在41時保證通訊功能正常而幾整個放人電路和傳感器能正常工作。這就要求變送器整機(jī)功耗非常低。變送器工作環(huán)境比較惡劣。各種噪盧和十?dāng)_都廿常人特別在信號處理方面非常困難。在分析了各種干擾基礎(chǔ)上。選用公司比較新推出的13125數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。它足805微處理器內(nèi)核。集成了8路欖擬數(shù)字轉(zhuǎn)換功能粘度可達(dá)到24位無誤碼。16位數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換功能和16位1；1輸出功能，可編，32k的Fksll數(shù)據(jù)程序存儲器。片內(nèi)精確的參考電壓，對輸入信號具有28可編程增編程濾波器，而且低功，1作溫度可在4，5. 3.2電路設(shè)計(jì)特，沾合應(yīng)用在小，號的兩線制變送器方面，陽2為3.2.微處理器與傳感器接1電路設(shè)計(jì)12功能桐，接線及通訊部分意乳當(dāng)壓力信號作用傳感器后，橋路產(chǎn)生形變致使其阻值發(fā)變化，傳感器的供電電壓為3，傳感器的輸出量程為50，智能變送器的主要功能是將滿量程50，的輸入信號轉(zhuǎn)換成4 2，1的電流輸出，若變送器按，量程比計(jì)算，就是將滿量程，5的小信號換成的電流輸出，精度為0.。山1擴(kuò)散硅傳感器具有隨溫度變化漂移大在個芯體上，智能變送器通過在采集差壓信號的同，也對溫度信號和靜壓信號進(jìn)行采集。溫度和靜壓怡號付以實(shí)，的對差壓信號進(jìn)行補(bǔ)償。有效地解決溫漂和靜壓影響給變送器帶來的誤差。提高了變送器存儲，便于檢修。通訊單元的作用是使該智能變送器與手持通訊器進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊，對變送器的各種參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，可對變送器進(jìn)行干調(diào)，也就是在不加壓的情況下，可以對變送器的零點(diǎn)量程測量范圍等參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，使用廣使用非常方便，變送器兼界工廠通訊協(xié)議和比較新版木的標(biāo)準(zhǔn)的札通訊協(xié)議。多參數(shù)智能變送器1以與計(jì)算機(jī)或遵循凡1通訊協(xié)議的任何儀器儀進(jìn)行通訊。

　　3.2.2通訊屯路的設(shè)計(jì)通訊單兀主要山輸入帶通濾波電路輸出整形濾波電路凋制解凋器等組成。當(dāng)變送器接收沖虹通訊信號輸入帶通濾波器將101的正弦波變成方波后送到調(diào)制解調(diào)器，經(jīng)制解器解調(diào)成數(shù)字俏號送邙1處理0返回的數(shù)字信號經(jīng)調(diào)制解調(diào)器調(diào)制成HART頻率，經(jīng)波形整定電路變成標(biāo)準(zhǔn)的HART正弦波。1200出和2200扭分別代進(jìn)制的1和04.信號疊加到環(huán)路上而不影響環(huán)路電流的大小，通過調(diào)整相應(yīng)電容值確保1傳送期間環(huán)路中產(chǎn)生峰峰值為的凡尺了巧號。多參數(shù)智能變送器可以與變送器的手持通訊器以及任何遵循協(xié)議的儀器儀進(jìn)行通訊。

　　42采樣程序舉例用0語言編寫的米樣程序舉例如下5小信號處理上硬件及軟件上采取的措施由于多參數(shù)傳感器輸出信號只有幾至幾十信號比較微弱無論在硬件設(shè)計(jì)還是在軟件處珊。

　　邡吱考慮濾波問。

　　5.1軟件措施312有片內(nèi)低通數(shù)卞濾波器。它可以對乙△轉(zhuǎn)換器的輸出進(jìn)行濾波。也就是說它4以消除模數(shù)轉(zhuǎn)換過程中產(chǎn)生的噪盧。這是模擬濾波做不到的。片內(nèi)有3種形式濾波器，由覽824扣3數(shù)字濾波1輸入通道改變或4編程增益改變，通過自動，濾波器選擇可以動改變?yōu)V波方。當(dāng)切換到個新的通道，將使用Fasll.mg濾波器。兩個轉(zhuǎn)換中的頭1個波丟失。使用如3濾波器的使用12濾波器可以改善噪聲怍能。3種濾波力式組合使出對低噪聲抑制，優(yōu)勢。冬5是3種形式的濾波響應(yīng)特性曲線。FD=DataOutRata1tDARA，5，3濾波器5.2硬件措施由于數(shù)字濾波器對采樣頻率整數(shù)倍的頻率起不到衰減作用。雖然12用十較的采樣頻率的場合，這個頻率在頻譜中只占很小的部分，大多數(shù)己經(jīng)被濾抑。模擬濾波必須放在模擬采樣的前血?？诘氖窍切┠芡ㄟ^數(shù)字濾波器的有古頻率。以防止那些有用信號以外的噪聲進(jìn)入到模擬調(diào)制器。

　　硬件設(shè)計(jì)采用模擬濾波。在繪制印刷線路板模擬部分和數(shù)字部分要分開，用地線加以隔離，數(shù)字部分地和模擬部分地比較后以呈形連在起。接點(diǎn)盡可能靠近況12.

　　模擬器件1面避免走數(shù)據(jù)線。防止數(shù)據(jù)線勹器件之間產(chǎn)生耦合噪聲。1312面4以走模擬地線。這樣可以防止產(chǎn)生耦合噪聲，厘5012的電源線要盡可能粗，目的是為了減少短時脈沖波形的干擾，開關(guān)信號定要用數(shù)字地屏蔽，防止噪聲輻射，特別是時鐘信號絕對；可以艱近模擬信號線。走線，模擬信號線和數(shù)字信號線避免交又，線路板反面兩側(cè)的線條比較好正交，否則線條平行會產(chǎn)生附加電容，信號層和地線層盡分開。

　　胗從12模擬電源和地之間必須加去耦電容，10叩鉭電容和滌綸電容并接，為了達(dá)到理想的去耦效果。去耦電容闈好放在線路板的另面，盡可能靠近12電源管腳，所，邏輯芯片的電源腳都與數(shù)字地之間加0.1去耦電容。

　　6結(jié)束語數(shù)掘采集處理系統(tǒng)。尤其是小信號處理上體現(xiàn)它的優(yōu)越性它內(nèi)部大的可編程Fksh存儲個間使硬件設(shè)計(jì)上大為簡化。以18012為核心的多參數(shù)智能變送器經(jīng)過現(xiàn)場運(yùn)行考驗(yàn)。怍能以好。

　　李朝青。單片機(jī)原理及接口技術(shù)。北京航空航天大學(xué)出版社，沈蘭蓀。數(shù)據(jù)采集出理。北京能源出版社1990.