德國(guó)HYDAC賀德克壓力傳感器跨界國(guó)外辦事處
傳感器是自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中*是組成部分，鑒于此有得天獨(dú)厚的優(yōu)點(diǎn)，各種各樣的傳感器在我們的生活生產(chǎn)中發(fā)揮著無(wú)可比擬的作用，本文將簡(jiǎn)略探究壓阻式壓力傳感器在自來(lái)水廠(chǎng)水池水位監(jiān)測(cè)中的工作原理，當(dāng)電子地圖水位高于4.7米或低于0.5米時(shí)系統(tǒng)將自動(dòng)報(bào)警，高于4.7米進(jìn)水門(mén)將關(guān)閉，低于0.5米進(jìn)水門(mén)將打開(kāi)。
3gp轉(zhuǎn)換器下載3.0：壓阻式壓力傳感器 水池水位 自動(dòng)監(jiān)控
整體方案：
壓阻式壓力傳感器及其工作原理
壓阻式壓力傳感器（piezoresistance pressure transducer）利用單晶硅材料的壓阻效應(yīng)和集成電路技術(shù)制成的傳感器。單晶硅材料在受到力的作用后，電阻率發(fā)生變化，通過(guò)測(cè)量電路就可得到正比于力變化的電信號(hào)輸出。壓阻式傳感器用于壓力、拉力、壓力差和可以轉(zhuǎn)變?yōu)榱Φ淖兓钠渌锢砹浚ㄈ缫何弧⒓铀俣取⒅亓俊?yīng)變、流量、真空度）的測(cè)量和控制。
壓阻式壓力傳感器安裝在不銹鋼殼體內(nèi)，并用不銹鋼支架固定放置于液體底部。傳感器的高壓側(cè)p1的進(jìn)氣孔（用柔性不銹鋼隔離膜片隔離，用硅油傳導(dǎo)壓力）與液體相同。安裝高度h0處水的超高壓手動(dòng)泵p1=ρh1， 式中的ρ為液體密度，g為中立加速度。傳感器的低壓側(cè)進(jìn)氣孔通過(guò)一根根長(zhǎng)的橡膠“背壓管”與大氣相通，傳感器的信號(hào)線(xiàn)，321不銹鋼性能也通過(guò)該“背壓管”與外界的儀表接口相連接，被測(cè)液位h可由下式得到：
h=h0+h1=h0+p1/(ρg)
投入式傳感器這種投入式液位傳感器安裝方面，mpg轉(zhuǎn)換器于幾米至幾十米，且混有大量污物，雜質(zhì)的水或其他液體的液位測(cè)量。
壓阻式壓力傳感器工作原理圖
壓阻式壓力傳感器工作原理圖電阻式傳感器是將輸入的機(jī)械量應(yīng)變e轉(zhuǎn)為電阻值變化的變化元件。應(yīng)變傳感器的組成框圖如下圖：
圖3應(yīng)變器結(jié)構(gòu)圖
供電及信號(hào)處理電路
供電電路
壓阻式傳感器可以用恒壓源供電，也可以用恒流源供電，但恒壓源供電與恒流源供電相比壓力傳感器型號(hào)環(huán)境溫度影響不能消除的問(wèn)題，如圖所示
供電電路
假設(shè)四個(gè)擴(kuò)散電阻的起始阻值都相等且為r，當(dāng)有應(yīng)力時(shí)，兩個(gè)電阻阻值增加，增量為 r，另兩個(gè)電阻阻值減少，減少量為 r，由于溫度影響，使每小電阻阻值都有 rt的變化量。因此，電橋的輸出：
恒壓時(shí)：v=e r/（r+ rt）
可以看出輸出電壓v與溫度有關(guān)且為非線(xiàn)性，所以用恒壓源供電時(shí)，不能消除溫度的影響。
恒流時(shí)v=i r
可以看出輸出電壓v與溫度無(wú)關(guān)，這就消除了溫度對(duì)傳感器輸出信號(hào)的影響。
所以，可以采用下圖的恒流源供電電路，它采用雙電源供電以避免共模干擾。電流i。=2.5/r，其穩(wěn)定取決于基準(zhǔn)電壓源1403和電阻r的穩(wěn)定度。
恒流源供電電路處理電路
壓阻式傳感器的滿(mǎn)量程輸出信號(hào)為70-350mv不等，期輸出阻抗很高，這就要求放大電路須有更高的輸入阻抗，不從傳感器輸出端吸收電流，以免破壞傳感器的工作狀態(tài)，這里介紹的放大電路如圖所示：
這一電路具有很高的輸入阻抗和很高的共模抑制比和開(kāi)環(huán)增益；失調(diào)電流，電壓，噪聲和漂移都很小。圖中a1，a2組成*級(jí)同相并聯(lián)差動(dòng)放大器，這一級(jí)的放大輸出為v0=v01-v02=1+（r1+r2）/w vi，a1，a2輸入端比吸收電流，并且電路結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，漂移和失調(diào)相互抵消，具有抑制模信號(hào)干擾的能力；a3構(gòu)成第二級(jí)差動(dòng)放大，提高放大倍數(shù)，欲有效地抑制共模信號(hào)干擾，須使電路中r3=r4=r，r5=r6=rf則放大器總輸出為：
v 0 = - (rf/r )v 0 ′
= - (rf/r ) [ 1+ (r 1+ r 2) w]vi
調(diào)節(jié)電位器w ， 可改變放大器增益， 令r 1= r 2 ， 則v 0 = - (rf/r ) [ 1+ 2r /w]vi
圖7水位檢測(cè)圖
單片機(jī)：選用89c51
 89c51單片機(jī)結(jié)構(gòu)圖壓力傳感器是一種高穩(wěn)定性壓阻式設(shè)備。其經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的壓力與溫度條件下的測(cè)試。敏感元件是由微機(jī)械加工成的高靈敏度硅片，安裝在浮動(dòng)裝置中。一個(gè)獨(dú)立的溫度傳感器集成在硅片面上。
信號(hào)處理電子設(shè)備由一個(gè)pic14000微處理器和能處理5個(gè)信號(hào)的輸入設(shè)備組成，pic14000微處理器內(nèi)裝二進(jìn)制數(shù)位a/d轉(zhuǎn)換器。設(shè)備以每秒至少100次運(yùn)行速度進(jìn)行信號(hào)變換。
壓力信號(hào)補(bǔ)償采用以多項(xiàng)式近似法為基礎(chǔ)的數(shù)學(xué)模型，在整個(gè)使用溫度范圍進(jìn)行十分理想的補(bǔ)償。
16位d/a轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生電壓（或電流）模擬輸出信號(hào)，輸出信號(hào)每10毫秒更新一次。
用戶(hù)通過(guò)rs485接口和過(guò)渡電纜，可用簡(jiǎn)單的編程軟件調(diào)整變送器零點(diǎn)和增益。
液位壓力變送器有兩種不同型式。
·paa-36w 絕壓，在真空時(shí)的零點(diǎn)
此儀表適用于由氣壓計(jì)測(cè)量大氣壓力并根據(jù)絕壓與環(huán)境壓力之間的差值來(lái)計(jì)算液位的場(chǎng)合。
·pr-36w 相對(duì)壓力，在環(huán)境壓力時(shí)的零點(diǎn)
此儀表裝上耐用的pur電纜（內(nèi)有一根通大氣的通氣管），它能承受熱天、潮濕天由于把它放在冷液中而引起的內(nèi)部冷凝作用。如果標(biāo)準(zhǔn)管在熱、乾的包殼中沒(méi)有端頭連接，建議在標(biāo)準(zhǔn)管端安裝一種灌上硅膠的夾頭。
壓力傳感器探頭 標(biāo)準(zhǔn)壓力范圍（fs）和超壓，bar
pr-36w 1 3 10 30
paa-36w 1 3 10 30
超壓 3 7 20 60
貯存/使用溫度范圍 －40…80℃
補(bǔ)償溫度范圍 0…40℃
精度(0…40℃)(1)(2)(3) 0.1%fs
實(shí)際輸出頻率 100hz
分辨力 ≤0.01%fs
長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性(典型) 范圍≤2bar:1mbar
范圍＞2bar;0.1%fs
重要參數(shù)結(jié)束語(yǔ)：
這次單片機(jī)的期末課程設(shè)計(jì)讓我知道了一份正式的課程設(shè)計(jì)報(bào)告應(yīng)該怎么來(lái)寫(xiě)，怎樣來(lái)收集資料并且將收集到的資料整理成一份完整的設(shè)計(jì)報(bào)告。報(bào)告中各版塊的字體和格式應(yīng)該如何處理，需要注意哪些細(xì)節(jié)。更重要的是讓我明白了不僅做報(bào)告，做任何事情都要認(rèn)真，仔細(xì)地對(duì)待。
壓阻式壓力傳感器設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，用材較少，能夠大范圍的使用，尤其是在檢測(cè)污池污水水位中發(fā)揮很好的作用。
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