[實用新型]微壓傳感器微弱電壓信號檢測裝置

有效

• 申請號: 201420019490.5
• 申請日: 2014-01-14
• 公開（公告）號: CN203719811U
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 張加宏;吳雨生;劉恒;楊鎮博;楊敏;韋圓圓
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G01L9/00
• 分類號: G01L9/00;G01L19/04
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

本實用新型屬于微弱信號檢測領域，特別涉及了微壓傳感器微弱電壓信號檢測裝置。

背景技術

鑒于傳感器產生的電壓信號是感知模擬世界的重要參數，因此需要對傳感器的輸出信號進行測量。眾所周知，微壓的測量在氣象、航空航天以及醫療方面有著很重要的應用，所以對微壓傳感器信號的精確測量和提取具有重要的現實意義。但是對于微壓傳感器而言，由于外界壓力非常小，傳感器響應的形變相對很小，因此壓力傳感器的輸出信號非常微弱，很容易受到外界噪聲、零點漂移等因素的干擾，這就對檢測電路提出了較高的要求。換言之，這種情況下需要高精度和高穩定性的微弱電壓信號檢測電路，只有具備了這樣的檢測電路才能很好地對微壓傳感器的信號進行精確的測量和提取，才可以得出微壓傳感器件確切的受壓情況從而反推出外界的微壓。一方面，現有用于高精度場合的微弱信號檢測電路非常復雜、成本較高，難以滿足實際大批量使用的要求，而相對便宜的檢測電路測量精度差、穩定性低，不能滿足技術指標。另一方面，一般情況下都是采用單個微壓傳感器進行微壓測量，由于某點氣壓可能變化很大且傳感器出廠參數等略有差異，這些因素均增加了測量誤差。

實用新型內容

為了解決上述背景技術存在的技術問題，本實用新型旨在提供微壓傳感器微弱電壓信號檢測裝置，采用陣列式多點平均測量方式，有效地消除了由于傳感器個體本身的缺陷帶來的測量誤差和減少了由于傳感器芯片蠕變而產生的隨機誤差或重復性誤差，顯著減少了零漂的影響。

為了實現上述的技術目的，本實用新型的技術方案是：

微壓傳感器微弱電壓信號檢測裝置，包括依次連接的微壓傳感器陣列、多路復用開關、信號調理電路以及控制電路，還包括溫度傳感器、光耦隔離器和直流電源，溫度傳感器連接控制電路，直流電源經光耦隔離器為信號調理電路供電，直流電源還為控制電路供電。

其中，上述微壓傳感器陣列由3*3的微氣壓傳感器NPC1210構成。

其中，上述信號調理電路包含依次連接的前置放大電路、帶通濾波器、中間級放大電路、低通濾波器和隔離放大器。

其中，上述控制電路包含AD轉換器、穩壓電源隔離器、信號隔離器、單片機、LDO線性電源以及LCD，所述AD轉換器的輸入端連接信號調理電路，AD轉換器的輸出端經信號隔離器與單片機連接，單片機連接LCD，LDO線性電源的輸入端連接直流電源，LDO線性電源的輸出端連接單片機，LDO線性電源的輸出端還經穩壓電源隔離器與AD轉換器的輸出端連接。

其中，上述溫度傳感器與單片機連接，溫度傳感器采用DS18B20數字式溫度傳感器。

其中，上述AD轉換器采用AD7190。

其中，上述穩壓電源隔離器和信號隔離器均采用ADuM5401數字隔離器。

其中，上述單片機采用STM32F013ZET6。

采用上述技術方案帶來的有益效果是：

本實用新型提出的微壓傳感器微弱電壓信號檢測裝置，可以有效地測量微小壓強，加上采用限號調理電路、陣列式多點平均測量方式以及溫度補償算法，顯著抑制了噪聲和溫度漂移、減小了傳感器本身的蠕變等性質變化帶來的重復性誤差，達到高精度測量的效果。

附圖說明

圖1是本實用新型的系統結構示意圖。

圖2是本實用新型的微壓傳感器陣列和多路復用開關結構示意圖。

具體實施方式

以下將結合附圖，對本實用新型的技術方案進行詳細說明。

如圖1所示的本實用新型的系統結構示意圖，微壓傳感器微弱電壓信號檢測裝置，包括依次連接的微壓傳感器陣列、多路復用開關、信號調理電路以及控制電路，還包括溫度傳感器、光耦隔離器和直流電源，溫度傳感器連接控制電路，直流電源經光耦隔離器為信號調理電路供電，直流電源還為控制電路供電。

在本實施例中，微壓傳感器陣列由3*3的微氣壓傳感器NPC1210構成。微氣壓傳感器NPC1210檢測微壓信號，并轉換為電信號輸出。如圖2所示的本實用新型的微壓傳感器陣列和多路復用開關結構示意圖，考慮到測量精度、隨機誤差、系統誤差以及噪聲誤差，因此采用傳感器陣列式測量，對多組數據進行最優解。對每個傳感器都要進行數據的采集，因此采用多路復用開關，由單片機選擇多路復用開關的各通道的通斷。

在本實施例中，信號調理電路包含依次連接的前置放大電路、帶通濾波器、中間級放大電路、低通濾波器和隔離放大器。信號調理電路是對微壓傳感器輸出的電信號進行放大、濾波等調理。