[實(shí)用新型]精確測(cè)量被測(cè)壓力的數(shù)字式壓力表

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201020626143.0
• 申請(qǐng)日: 2010-11-25
• 公開（公告）號(hào): CN201917429U
• 公開（公告）日: 2011-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白聯(lián)軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州工業(yè)園區(qū)廣福汽保機(jī)電設(shè)備有限公司
• 主分類號(hào): G01L9/00
• 分類號(hào): G01L9/00
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責(zé)任公司 32102
• 代理人: 王玉國(guó);陳忠輝

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種測(cè)量較大壓力的精密儀表，具體涉及一種具有極低的功耗、很好的可靠性、能在大范圍內(nèi)精確測(cè)量被測(cè)壓力的數(shù)字式壓力表。

背景技術(shù)

在科技飛速發(fā)展的今天，新技術(shù)、新產(chǎn)品層出不窮，尤其是電子技術(shù)的發(fā)展給生活帶來(lái)了巨大的變化。計(jì)算機(jī)微處理器技術(shù)的發(fā)展使人類許多夢(mèng)想變成現(xiàn)實(shí)，在儀器、儀表行業(yè)，從單功能的模擬儀器儀表向數(shù)字化、多功能、智能化方向發(fā)展。傳統(tǒng)的壓力表是依靠彈性敏感元件隨著壓力的變化而產(chǎn)生彈性變形。機(jī)械壓力表采用彈簧管(波登管)、膜片、膜盒及波紋管等敏感元件，并按此分類，所測(cè)量的壓力一般視為相對(duì)壓力，一般相對(duì)點(diǎn)選為大氣壓力，彈性元件在介質(zhì)壓力作用下產(chǎn)生彈性變形，通過(guò)壓力表的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)放大，壓力表就會(huì)顯示出相對(duì)于大氣壓的相對(duì)值(或高或低)。這類壓力表一般比較笨重而且抗振動(dòng)能力比較差，用久以后指針很容易偏掉，還受環(huán)境溫度影響比較大，而且肉眼觀察存在誤差，使得測(cè)量精度下降。這就使得從單功能的模擬儀器儀表需向著數(shù)字化、多功能、智能化方向發(fā)展。

當(dāng)前，在許多以電池供電的儀器、儀表，尤其是需要長(zhǎng)期工作的儀表設(shè)計(jì)中，儀表的功耗與電池壽命之間的矛盾是設(shè)計(jì)面臨的問(wèn)題。選擇低功耗、微功耗元件及處理器，成為需要考慮的因素。

在較寬的測(cè)量范圍實(shí)現(xiàn)較低的成本、較小的體積、較小的低功耗、較高的精度，成為當(dāng)前儀表測(cè)量亟待克服和解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種精確測(cè)量被測(cè)壓力的數(shù)字式壓力表，旨在解決壓力表在較大壓力測(cè)量范圍時(shí)精度過(guò)低、功耗過(guò)大等問(wèn)題。

本實(shí)用新型的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

精確測(cè)量被測(cè)壓力的數(shù)字式壓力表，包括MCU和壓力傳感器，特點(diǎn)是：所述壓力傳感器連接信號(hào)調(diào)理電路，所述信號(hào)調(diào)理電路連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接至MCU；所述MCU還分別與EPROM、3V電源和顯示器相連。

進(jìn)一步地，上述的精確測(cè)量被測(cè)壓力的數(shù)字式壓力表，其中，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器為14位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。

本實(shí)用新型技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和進(jìn)步主要體現(xiàn)在：

本實(shí)用新型通過(guò)采用MCU低電壓供電，降低MCU的晶振頻率，并且在無(wú)測(cè)量時(shí)自動(dòng)切斷系統(tǒng)電源來(lái)實(shí)現(xiàn)降低功耗；采用高線性度14位模數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)壓力變送器增加溫度補(bǔ)償電路減少環(huán)境引入誤差，處理測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)，通過(guò)零點(diǎn)校正、多點(diǎn)校準(zhǔn)技術(shù)，校正壓力傳感器非線性引入的誤差；實(shí)現(xiàn)最大限度的延長(zhǎng)產(chǎn)品使用壽命，通過(guò)零點(diǎn)校正和多點(diǎn)校正技術(shù)將校正參數(shù)保存，提高產(chǎn)品的精度和長(zhǎng)期穩(wěn)定度，避免了因長(zhǎng)期使用而性能下降的缺陷。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明：

圖1：本實(shí)用新型的構(gòu)造示意圖。

圖中各附圖標(biāo)記的含義見(jiàn)下表：

具體實(shí)施方式

如圖1所示，精確測(cè)量被測(cè)壓力的數(shù)字式壓力表，包括MCU1和壓力傳感器4，壓力傳感器4連接信號(hào)調(diào)理電路3，信號(hào)調(diào)理電路3連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器2，模數(shù)轉(zhuǎn)換器2為14位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器2連接至MCU1；MCU1還分別與EPROM?5、3V電源7和顯示器6相連。

采用壓力傳感器4(擴(kuò)散硅壓力變送器)替代彈簧管機(jī)械式壓力表，由于要求測(cè)量范圍為(0-40MPa)而且要滿足0.4％FS的精度，利用擴(kuò)散硅壓力傳感器并利用現(xiàn)有的信號(hào)調(diào)理芯片對(duì)其所存在的非線性和溫漂等問(wèn)題分析并確立了對(duì)其實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償?shù)姆椒?，最終使壓力傳感器4的誤差控制在0.2％FS范圍內(nèi)。采用MCU?1并直接利用外部模數(shù)轉(zhuǎn)換器2并對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行多點(diǎn)數(shù)字校準(zhǔn)。采用了A/D基準(zhǔn)自動(dòng)補(bǔ)償及溫度補(bǔ)償技術(shù)，并在軟件中設(shè)計(jì)了零點(diǎn)校準(zhǔn)、在測(cè)量范圍內(nèi)均勻分布4點(diǎn)分段校準(zhǔn)并增加了數(shù)字濾波功能，大大提高了產(chǎn)品的精確性、可靠性和實(shí)用性。

采用微功耗MCU?1將其供電電壓控制在3V，并將工作頻率設(shè)置在1MHz，不測(cè)量的時(shí)候使其處于低功耗模式，有測(cè)量時(shí)喚醒MCU?1開始工作，這樣使得系統(tǒng)處理器功耗大大降低。從產(chǎn)品的實(shí)用性和人性化考慮增加了過(guò)熱保護(hù)功能、3分鐘內(nèi)無(wú)測(cè)量自動(dòng)關(guān)機(jī)功能、關(guān)機(jī)數(shù)據(jù)自動(dòng)保存功能以及打印輸出功能，從而具有顯示清晰直觀、精度高及壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。模數(shù)轉(zhuǎn)換器2采用14位A/D轉(zhuǎn)換器(Slope?A/D)，該A/D轉(zhuǎn)換器利用電容充放電原理，可用于電阻、電壓、電流的轉(zhuǎn)換。由于壓力傳感器4經(jīng)放大后為電壓信號(hào)，利用Slope?A/D測(cè)量電壓信號(hào)的傳感器調(diào)理電路調(diào)理芯片選擇了新型的可選擇多種激勵(lì)源的調(diào)理芯片，采用恒流源作為激勵(lì)源而不是采用恒壓源作為激勵(lì)源在一定程度上也可減小功耗，增加抗干擾能力。