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基于BP网络的智能压力传感器系统研究与设计

第24卷第10期2011年10月

传感技术学报

CHINESE JOURNAL OF SENSORS AND ACTUATORS

Vol．24No．10Oct．2011

项目来源:陕西省教育厅基金项目(09JK636)

收稿日期:2011－06－01修改日期:2011－07－16

The Research and Design of Intelligent Sensor System Based on BP Network *

CUI Jingya ，LV Huimin *，CHENG Sai

(Department of Applied physics ，Xi ’an University of Technology ，Xi ’an 710048，China )

Abstract :An intelligent high precision sensor was designed by combining STM32F101C8microprocessor with μC /

OS－Ⅱoperating system ，meanwhile ，the corresponding hardware structure and software design were given．By using BP neural network ，two target parameters ，pressure and temperature ，were made do the data combination to reduce the sensitivity of cross-interference．The results show that the sensor can meet the real-time demand under multitask ，and get the performance more accurate ，stable and reliable．Key words :pressure sensor ;BP network ;μC /OS－Ⅱ;STM32F101C8EEACC :1295;7230

doi :10．3969/j．issn．1004－1699．2011．10．011

基于BP 网络的智能压力传感器系统研究与设计

崔静雅，吕惠民*

，

程赛

(西安理工大学应用物理系，西安710048)

摘要:将STM32F101C8微处理器与μC /OS－Ⅱ操作系统相结合，设计出了一种高精度智能传感器系统，给出了相应的硬件

结构和软件设计。利用BP 神经网络对压力和温度两个目标参量进行数据融合处理，减小了两者相互交叉干扰敏感度。实测结果显示该传感器能满足多任务下的实时性要求，并具有更加精确、稳定、可靠的性能。

关键词:压力传感器;BP 神经网络;μC /OS－Ⅱ;STM32F101C8

中图分类号:TP24

文献标识码:A 文章编号:1004－1699(2011)10－1426－05压力的测控在现代工业自控环境中广泛应用，

涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、航空航天、军工等众多行业。随着通讯技术和计算机技术的发展，智能压力传感器技术的发展相对滞后，呈现出“头

脑(计算机)发达，感觉(传感器)迟钝”的现象［1］。为了提高测量精度，如何抑制压力传感器对温度的

交叉敏感性是亟待解决的核心问题

［2］

。

压力传感器的工作原理已经基本定型，通过发

现新的特殊敏感材料［3］

来提高性能已经很困难。目前，国内外常用的解决方法基本有两种:一种是硬件法，但硬件电路大都存在电路复杂、精度低、成本高等缺点

［4］

;另一种是软件法，此类方法是将微处理器与传感器结合起来，利用丰富的软件功能、结合

一定的算法对参量进行数据融合，主要有回归法、最小二阶乘法、神经网络、小波等，其中神经网络具有层次性、联想记忆和并行处理等优点，应用前景良好［5－6］

。近几年，相关文献中多选用BP 神经网络来

提高压力测量的精度［5，7－8］

，但是忽略了温度测量的

准确，且收敛速度慢。本智能传感器系统针对压力

和温度相互交叉干扰的问题，利用BP 神经网络的Levenberg-Marquardt 算法提高了网络收敛速率以及温度和压力两个参量的测量精度，同时在μC /OS －Ⅱ操作平台上，将BP 网络融合算法

嵌入到STM32F101C8微处理器中，实现显示、报警、与PC 机通信等功能，使功能更加完善。

1智能压力传感器的硬件设计

硬件电路的系统方框图如图1所示。

图1

硬件电路系统方框图

第10期崔静雅，吕惠民等:基于BP网络的智能压力传感器系统研究与设计

1．1测量单元

传感器选用的是JCY－101型硅压阻式压力传感器，其内部电路是由四个压敏电阻组成的全桥差动电路，如图2所示。为了提高恒流特性，本设计采用反馈改进型的恒流源为其供电。测量过程使用“一桥二测”技术，其中，电桥B、D两端输出电压U

P 为压力参量的输出信号;A、C两端输出电压U

为温度参量的输出信号［9］

。

图2JCY－101型硅压阻式压力传感器原理图

1．2主控制器STM32F101C8及其外围电路STM32F101其内部使用高性能的ARM Cortex－M3 32位的RISC内核，工作频率为36Hz，内置高速存储器，具有丰富的增强型外设。其工作电压为2．0V 3.6V，为了提高转换的精确度，ADC使用一个独立的电源供电，过滤和屏蔽来自印刷电路板上的毛刺干扰。本设计中，将芯片的PA口的PA.4、PA．5、PA．6作为3路信号输入用到其中一路输入压力信号，一路输入温度信号，一路接地，此接地电路可配合相应的软件来降低温漂和系统误差;实时时钟采用12MHz的时钟晶振和32．768kHz的低速外部晶振源;PA．8(USART1_TX)和PA．9(USART1_RX)外接一片MAX488进行电平转换，进行与PC的串口通信，对采集到的有效的压力和温度信号实现远程和实时监测控制;4个按键开关分别接到STM32F101C8的PA．10、PA．11、PB．6、PB．7，作为预置压力、调节上、下限，开始工作的输入端;将采集到的实时数据、来自键盘的设定压力值送入液晶显示器CM12864显示。

2智能压力传感器的软件设计

目前，商用的嵌入式操作系统开发成本昂贵且大部分不提供源代码，并不适合小型系统的开发。而μC/OS－Ⅱ相对于其它操作系统具有源码公开、移植性强、代码可裁减等特点，比较适合用于仪用仪表的内嵌微控制器。考虑这些特点，选用μC/OS－Ⅱ作为嵌入式实时操作系统，克服了过去单任务顺序机制，增强系统安全与稳定性［10］。

在此智能传感器系统中，微处理器启动时，A/D 转换芯片等功能开始自检。如有故障，显示哪一原件出错，以便操作人员及时处理;如正常，则对系统初始化。一切就绪后，采集目标参量，进行数据处理及BP融合，并将输出结果显示出来。同时与PC机通信，将测试结果送入PC机，以得到更详细的处理。

2．1利用BP神经网络进行数据融合

JCY－101型压力传感器为两功能传感器，可以测量压力和温度两个目标参量，但相互存在交叉敏感度。因此本系统采用BP神经网络对输出信息进行数据融合处理，进而提高目标参量的测量精度。

(1)样本库的建立

在不同的温度T(20，30，40，50，60，70?)压力P(0，1，2，3，4，5)?104Pa下，对CYJ－101压力传感器的静态输入－输出特性进行标定，得到36组二维实验数据标定表。取20? 70?、0 5?104Pa范围内的30组数据作为训练样本，其余6组作为测试样本。由于神经网络输入输出数值应为归一化数值，分别用式(1)和式(2)对样本数据和目标数据进行归一化处理，建立神经网络输入输出标准样本库［11］。

珔X

－X

i min

i max

－X

i min

(i=1，2)(1)

珔Y

0．9(Y

－Y

i min

)

i max

－Y

i min

+0．05(i=1，2)(2)

式中:珔X

、珔Y

为第i个传感器输入输出归一化值，X

、

为传感器的输入输出值，X

i min

、X

i max

、Y

i min

、Y

i max

分别对应第i个传感器输入输出的最大值和最小值。

(2)BP网络模型的建立

BP神经网络是一种按误差逆传播算法训练的多层前馈网络，针对通常BP网络在使用中存在的收敛速度慢，容易陷于局部极小值等缺点，采用Lev-enberg-Marquardt算法对样本数据进行融合［12］。设计一种包括输入层、隐层、输出层的3层网络，输入层和输出层的2个节点分别对应于压力信号和温度信号的输入输出，隐层节点数为6，两层间的传递函数分别为双曲正切S型函数tansig和纯线性函数pureline。

输入层X(X

，X

)与隐层之间的权值矩阵为

，阀值矩阵为b

，隐层和输出层Y(Y

，Y

)之间的

权值矩阵为W

，阀值矩阵为b

，则输入层与输出层之间的关系表达式为:

Y=pureline(W

tansi g(W

X+b

)+b

)(3)

(3)BP网络训练

利用函数trainlm对BP网络训练［13］，得到权值

7241

传感技术学报

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和阈值的最优值。当训练误差取0．00001时，利用MATLAB神经网络工具箱构建BP网络，部分程序如下:

net=newff(minmax(p)，［62］，{‘tansig’，‘purelin’}，‘trainlm’);%创建BP神经网络和定义训练函数以及参数，隐层神经元数量为6，输出层数量为2

net．trainParam．goal=0．00001;%目标精度设置

net．trainParam．epochs=2000;%最大迭代次数

［net，tr］=train(net，p，t);%训练神经网络

y=sim(net，p);%拟合检验

网络的误差曲线如图3所示，由此图可见，该网络算法收敛速度快，只经过了115次迭代便得到目标误差要求。根据欧式范数理论，对原训练样本进行拟合检验，样本逼近误差为0．0203，网络性能完全可以满足控制要求。此外，为了检验构建的神经网络具有广泛性，用测试样本对网络进行评估，

通过

图3网络的误差曲线与目标值相比较，得到网络误差为0．0379，这表明神经网络具有广泛的适应能力和学习能力，构建的BP网络能很好的解决传感器信号交叉敏感问题。

2．2μC/OS－Ⅱ的移植

在STM32F101C8上移植μC/OS－Ⅱ系统，移植的主要工作集中在OS_CPU．H、OS_CPU_A．ASM和OS_CPU_C．C这3个文件中，主要设计堆栈初始化、任务上下文切换、中断挂接和数据类型定义几个方面，这些均与STM32F101C8微处理器的ARM内核硬件紧密相关［14］。

2．3软件开发流程

将训练好的BP神经网络权值(W

、W

)和阈值

、b

)以适当的数组方式存入STM32F101C8处理器的Flash存储器中，根据BP网络的融合算法，编写出基于C语言的BP网络融合算法程序，程序在μC/OS－Ⅱ中以任务的方式运行，本系统由如图4中8个任务来实现，优先权(Prio)的设置由各任务的执行顺序以及对系统安全性影响的大小决定。

每个任务函数都是一个无限循环程序，并处于以下五种状态［15］之一:休眠态、就绪态、运行态、挂起态和被中断态。在无限循环中调用实现某些功能的应用程序函数，然后按设计需求设置挂起方式和挂起时间。系统整体软件流程图如图4所示，系统初始化后便建立各个运行任务，启动多任务调度机制，在各个信号的协调下有序运行

。图4系统整体流程图

3测试结果分析

3．1系统输出值评估标准

为了研究BP神经网络数据融合前后，压力和温度两个目标参量的交叉干扰敏感度，分别用压力信号温度灵敏度系数、零点温漂系数和温度信号压力灵敏度系数对系统进行评估。

(1)传感器压力信号的温度灵敏度系数

αs=

Δy m

ΔT·Y(FS)

(4)

8241

第10期崔静雅，吕惠民等:基于BP网络的智能压力传感器系统研究与设计式中:ΔT为工作温度变化范围;Y(FS)为传感器压

力信号的满量程输出值;Δy

为当温度变化ΔT时，

输出值随温度漂移的最大值。当温度在21．5?

70?范围变化时，未经过BP网络融合的传感器输

出Y(FS)=83．36mV，Δy

=83．36－73．28=10．8

mV，计算出α

=2．49?10－3/?。

(2)传感器压力信号的零点温漂系数

α0=ΔU0m/(ΔT·U fs)(5)

式中:ΔT为工作温度变化范围;U

为传感器压力信

号满量程输出值;ΔU

为在工作温度变化ΔT时，传

感器压力信号的零点漂移最大值。同理，温度在21．5

? 70?范围变化时，未经过BP网络融合的传感器

输出U

fs =83．36mV，ΔU

=(－7．72)－(－13．84)=

6.12mV，则α

=1．51?10－3/?。

(3)传感器温度信号的压力灵敏度系数

αP=

Δy m

ΔP·Y(FS)

(6)

式中:ΔP为工作压力变化范围，取5?104Pa;Y(FS)为传感器温度信号满量程输出值;Δy

为当压力变化ΔP时，输出值随压力漂移的最大值。未经过BP网

络融合处理时，Y(FS)=86．12mV，Δy

=86．12－

80.45=5．67mV，则α

=1．32?10－2/104Pa。

3．2系统输出结果及评估

经BP神经网络融合、逆归一化处理后，传感器输出值无需查表，节省了大量内存，压力信号和温度信号输出分别见表1、表2。根据式(4)，Y(FS)=5?104Pa，Δy m=5．018－4．945=0．073?104Pa，则融合后传感器压

力信号的温度灵敏度系数α

=3．01?10－4/?。根据式

(5)，U

fs =5?104Pa，ΔU

=0．006－0．003=0．003?104Pa，

经过BP网络融合后的压力信号零点温漂系数α

1.24?10－5/?。由式(6)，Y(FS)=70?，Δy

=70．427－69．322=1．105?，经过BP网络融合后温度信号的压

力灵敏度系数α

=1．32?10－4/104Pa。

表1压力信号测试结果

温度标定值/?

压力标定值/104Pa

012345

21．50．0031．0041．9732．9763．9784．945 440．0051．0111．9762．9903．9824．952 700．0061．0151．9842．9934．0095．018

表2温度信号测试结果

压力标定值/104Pa

温度标定值/?21．52834445070

121．50827．93033．85443．83249．85070．427 321．46827．85433．64143．77849．77169．750 521．45127．78533．49343．64349．70269．322

与未融合前相比，融合处理后的传感器压力信号温度灵敏系数、零点温漂系数和温度信号压力灵敏度系数降低明显，均在一个数量级以上。这说明采用BP神经网络信息融合技术消除传感器交叉敏感现象是十分有效的，达到了信息融合的要求。

4结论

本智能传感器系统针对压力和温度相互交叉干扰的问题，利用BP神经网络技术提高了温度和压力两个参量的测量精度，并给出了相应的硬件结构和软件设计。实测结果显示该传感器能满足多任务下的实时性要求，并具有更加精确、稳定、可靠的性能。

(1)采用Levenberg-Marquardt算法构建了BP 神经网络模型，经检验该网络收敛速度快、精度高、具有较强的适应能力和联想能力。BP网络融合后的输出值无需查表，节省内存空间。

(2)基于μC/OS－Ⅱ操作平台上，将BP网络融合算法嵌入到STM32F101C8微处理器中，并实现了显示、报警、与PC机通信等功能。通过对融合前后压力信号温度灵敏度系数、零点温漂系数和温度信号压力灵敏度系数相对比，该系统能完善地、精确地反映检测对象，提高信息融合的质量，满足现代自动化设备需求。

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266－268．

崔静雅(1986－)女，西安理工大学理学院

应用物理系硕士研究生，研究方向为智

能传感器系统设计，cjyhjw@yahoo．cn

;

吕惠民(1962－)男，西安理工大学理学院

应用物理系教授，硕士研究生导师，研究

方向主要为传感器系统设计和Ⅲ－Ⅴ半

导体纳米材料性能研究，lvhuimin618@

yahoo．com．cn

;

程赛(1987－)男，西安理工大学理学

院应用物理系硕士研究生，研究方向为

智能传感器系统设计，chengsai151141

@163．com。

0341

电阻应变片压力传感器设计

《电阻应变片的压力传感器设计》题目电阻应变片的压力传感器设计时间 201608 班级 2014级姓名序号指导教师教研室主任系教学主任 2016年08月前言

随着科学技术的迅猛发展，非物理量的测试与控制技术，已越来越广泛地应用于航天、航空、交通运输、冶金、机械制造、石化、轻工、技术监督与测试等技术领域，而且也正逐步引入人们的日常生活中去。传感器技术是实现测试与自动控制的重要环节。在测试系统中，被作为一次仪表定位，其主要特征是能准确传递和检测出某一形态的信息，并将其转换成另一形态的信息。传感器是指那些对被测对象的某一确定的信息具有感受（或响应）与检出功能，并使之按照一定规律转换成与之对应的可输出信号的元器件或装置。其中电阻应变式传感器是被广泛用于电子秤和各种新型机构的测力装置，其精度和范围度是根据需要来选定的。因此，应根据测量对象的要求，恰当地选择精度和范围度是至关重要的。但无论何种条件、场合使用的传感器，均要求其性能稳定，数据可靠，经久耐用。随着技术的进步,由称重传感器制作的电子衡器已广泛地应用到各行各业,实现了对物料的快速、准确的称量，特别是随着微处理机的出现，工业生产过程自动化程度化的不断提高，称重传感器已成为过程控制中的一种必需的装置，从以前不能称重的大型罐、料斗等重量计测以及吊车秤、汽车秤等计测控制，到混合分配多种原料的配料系统、生产工艺中的自动检测和粉粒体进料量控制等，都应用了称重传感器，目前，称重传感器几乎运用到了所有的称重领域。本次课程设计的是一个大量程称重传感器，测量范围为1t到100t。本次课程设计的称重传感器就是利用应变片阻值的变化量来确定弹性元件的微小应变，从而利用力，受力面积及应变之间的关系来确定力的大小，进而求得产生作用力的物体的质量。应变片阻值的变化可以通过后续的处理电路求得。传感器的设计主要包括弹性元件的设计和处理电路的设计。由于传感器输出的信号是微弱信号，故需要对其进行放大处理；由于传感器输出的信号里混有干扰信号，故需要对其进行检波滤波；由于传感器输出的信号通常都伴随着很大的共模电压（包括干扰电压），故需要设计共模抑制电路。除此之外，还要设计调零电路。目录

智能压力传感器的研究与开发定稿

智能压力传感器的研究与开发摘要为了提高压力传感器的精度，解决功能单一的问题设计了一种新型的智能压力传感器。该压力传感器以MSP430单片机为控制核心，通过A/D转换接口实现对压力传感器的温度和压力信号的采集，利用BP网络算法实现了对采集信号的数据拟合，利用LED显示，利用RS485串口通讯实现数据交换及压力值输出，完成功能要求。详细叙述了压力传感器的温度补偿方法，重点讨论了人工神经网络中的BP网络算法。BP网络算法主要包括BP网络的结构，基于MATLAB神经网络工具箱的BP网络仿真。根据BP网络的数据连接关系实现了BP网络的C语言表示，根据BP网络的权值、阈值由数组连接实现了向MSP430单片机的程序移植，完成信号的控制。提出了基于遗传模拟退火BP网络算法的压力传感器温度补偿系统。设计了压力传感器的硬件电路。利用MPM280压力传感器测量压力，通过放大器实现温度和压力信号的放大，利用MSP430自带A/D转换的12位MSP430单片机实现信号处理，通过RS485实现输出，设计了显示功能，设计了丰富的电源电路，并且通过相应的电压转换芯片实现对各个模块的不同电压供电。实现了压力传感器的软件设计，在MSP430编译软件IAR上利用C语言实现了初始化子程序，温度和压力A/D采样程序，BP网络信号处理子程序，显示子程序和RS485通讯子程序。设计了基于MATLAB GUI的串行通讯压力传感器标定软件，在GUI上实现了对单片机的信号采集，BP网络训练以及对单片机的串行通信实现的在线标定的功能。研究设计的智能压力传感器具有体积小、精度高，并实现了基于MATLAB的BP网络在线标定。通过仿真对软、硬件进行了充分的调试，效果良好，在工业现场已经应用实现，在众多压力测控系统中有着广阔的应用前景。关键词：压力传感器，MSP430单片机，温度补偿，BP网络算法

毕业设计---智能压力传感器系统设计

毕业设计任务书一、题目智能压力传感器系统设计二、指导思想和目的要求 1.培养学生综合运用所学职业基础知识、职业专业知识和职业技能，提高解决实际问题的能力，从而达到巩固、深化所学的知识与技能； 2. 培养学生建立正确的科学思想，培养学生认真负责、实事求是的科学态度和严谨求实作风； 3.培养学生调查研究，收集资料，熟悉有关技术文件，锻炼学生的科研工作能力和培养学生的团结合作攻关能力。三、主要技术指标 1.培养学生综合运用所学职业基础知识、职业专业知识和职业技能，提高解决实际问题的能力，从而达到巩固、深化所学的知识与技能； 2. 培养学生建立正确的科学思想，培养学生认真负责、实事求是的科学态度和严谨求实作风； 3.培养学生调查研究，收集资料，熟悉有关技术文件，锻炼学生的科研工作能力和培养学生的团结合作攻关能力。三、主要技术指标本设计主要设计一个智能压力传感器的设计，要求如下：被测介质：气体、液体及蒸气量程：0Pa～500pa 综合精度：±0.25%FS 供电：24V Dc（12～36VDC）介质温度：-20～150℃ 环境温度：-20～85℃ 过载能力：150%FS 响应时间：≤10mS 稳定性：≤±0.15%FS/年能实时显示目标压力值和保存参数，并能和上位机进行通信，并具有较强的抗干扰能力。所需要完成的工作： 1.系统地掌握控制器的开发设计过程，相关的电子技术和传感器技术等，进行设计任务和功能的描述；

2.进行系统设计方案的论证和总体设计； 3.从全局考虑完成硬件和软件资源分配和规划，分别进行系统的硬件设计和软件设计； 4.进行硬件调试，软件调试和软硬件的联调； 5.查阅到15篇以上与题目相关的文献，按要求格式独立撰写不少于15000字的设计说明书及1.5万（或翻译成中文后至少在3000字以上）字符以上的英文翻译。四、进度和要求第01周----第02周：查阅相关资料，并完成英文翻译；第03周----第04周：进行市场调查，给出系统详细的设计任务和功能，进行系统设计方案的论证和总体设计；第05周----第07周：完成硬件电路设计，并用PROTEL画出硬件电路图；第08周----第10周：完成软件模块设计与调试；第11周----第12周：进行硬件调试，软件调试和软硬件的联调；第13周----第14周：撰写毕业设计论文；五、主要参考书及参考资料 1. 单片机原理及应用，张鑫等，电子工业出版社 2. MCS51单片机应用设计，张毅刚等，哈尔滨工业大学 3. MCS51系列单片机实用接口技术，李华等，北京航天航空大学 4. PROTEL2004电路原理图及PCB设计，清源科技，机械工业出版社 5. 基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究，曹卫芳，山东科技大学，2005．5 6. 单片机应用技术选编，何立民，北京航空航天大学出版社，2000 7. 检测技术与系统设计，张靖等，中国电力出版社，2001

电感式压力传感器设计

机械工程测试技术基础题目：电感式压力传感器设计班级 13机械自动化1班学号姓名指导教师李红星成绩

目录一、概述 (2) 1.1、相关背景和应用简介 (2) 二、设计内容 (3) 1.主要参数 (3) 2.选用的元件和工作原理 (3) 3.测量方法 (5) 4.外观设计 (6) 课程设计小结 (7) 参考文献 (7)

一、概述 1.相关背景和应用简介压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业，而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的，这样的传感器也称为压电传感器。电感式传感器是利用电磁感应把被测的物理量如位移，压力，流量，振动等转换成线圈的自感系数和互感系数的变化，再由电路转换为电压或电流的变化量输出，实现非电量到电量的转换。本次课程设计的电感式压力传感器为自感型，是由于磁性材料和磁导率不同，当压力作用于膜片时，气隙大小发生改变，气隙的改变影响线圈电感的变化，处理电路可以把这个电感的变化转化成相应的信号输出，从而达到测量压力的目的。电感式压力传感器的优点在于灵敏度高、测量范围大；缺点就是不能应用于高频动态环境。本次课程设计由于所学知识的欠缺，只说明电感式压力传感器的主要参数、选用的原件和工作原理、测量方法和外观设计。

二、设计内容 1.主要参数量程:0~100KG. 综合精度：0.5%（线性、滞后、重复性）. 灵敏度：1.0---1.5mV/V. 工作环境温度：—10O C~50O C. 适用对象：电子称，平台秤。外壳材质：合金钢。特殊要求：不得用于高频动态环境。 2.选用的元件和工作原理选用的元件：线圈，铁心，衔铁，连接导线，合金钢外壳。工作原理： 1-线圈2-铁心3-衔铁（a）可变磁阻结构（b）特性曲线

智能压力传感器的设计

密级： NANCHANG UNIVERSITY 学士学位论文 THESIS OF BACHELOR （2009—2013年）题目智能化压力传感器的设计学院：环化学院系测控系专业班级：测控技术与仪器093班学生姓名：钟刚学号： 5801209114 指导教师：刘诚职称：讲师起讫日期： 2013.3.15—2013.6.6 南昌大学学士学位论文原创性申明本人郑重申明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。

作者签名：日期：学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：导师签名：日期：

传感器及转换器形成系统的“前端”，没有它，许多现代化的电子系统都无法正常工作。传感器已广泛的应用于工业控制系统和能源工业装置当中（如石油和天然气的生产、配电工业）。它们也是制造录音机和录像机这些原始设备产品的重要内在组成部分。大多数这些数字电子系统之所以具有普遍性和强大优势是得益于传感器广泛应用于这些电子电路中。本课题将深入研究智能压力传感器系统理论及其在压力测试方面的应用，对新型智能压力传感器系统的智能化功能、智能化软件和硬件配置进行全面的设计。提出了一种差动电容式传感器的前置电路,基于电容/ 电压转换的原理,对微小电容变化量进行测量。电路输出的直流电压与差动电容变化量成线性关系,且能对偏差电容和电路的漂移进行自动补偿。完善智能化软件，实现温度补偿、自动校准、总线数字通讯、自动增益控制等多种智能化特性，使智能化程度尽可能的提高。关键词：传感器；压力；智能化。

智能压力变送器设计

摘要传感器在工业生产中起着重要的作用，随着工业的发展，人们对于传感器的精度和用户体验等方面有着越来越高的要求，相应的仪器仪表在工业生产中也有着越来越重要的地位。压力，作为工业生产过程中重要参数之一，实现对其精确的检测和控制是保证生产过程运行和设备安全必不可少的条件。这个课程设计是以AT89C51单片机为核心的智能压力变送器。通过压力传感器对工业现场的压力信号进行采集，通过全桥测量电路，三运算放大电路，进过AD0809转换器转换成数字信号送往单片机AT89C51进行处理，再经过DA0832装换成模拟信号，输出4~20mA的标准电压信号，由LED液晶显示屏显示所测得压力值。人机交互采用独立式键盘，键盘设置“+”，“-”和“、”三个按键分别用来设置上限值、下限值和锁存上限值和下限值，并设置报警电路，当输出超过上限值或下限值后自动报警提醒工作人员。关键词压力变送器智能化

目录摘要................................................. I 1 绪论.. (1) 1.1压力变送器背景和应用简介 (1) 2 系统总体设计 (2) 2.1 系统设计要求 (2) 2.2 总体设计方案 (2) 3 智能压力变送器的硬件设计 (4) 3.1 压力传感器 (4) 3.1.1 压力传感器的选择 (4) 3.1.2压阻式压力传感器的结构组成 (4) 3.2 电阻信号的测量桥路 (5) 3.2.1 测量电路的工作原理 (5) 3.3 信号放大电路 (6) 3.3.1 放大器的选择 (6) 3.3.2 三运放差分放大电路 (6) 3.4 A/D转换模块 (7) 3.4.1 ADC0809与单片机连接 (7) 3.5 单片机 (8)

压力传感器原理

目录 1 概述 2 工作原理 1. 2.1 电阻应变片 2. 2.2 陶瓷型 3 选型要点 4 常见故障 5 四个无法避免的误差 6 抗干扰措施 7 八大发展趋势将压力转换为电信号输出的传感器。通常把压力测量仪表中的电测式仪表称为压力传感器。压力传感器一般由弹性敏感元件和位移敏感元件（或应变计）组成。弹性敏感元件的作用是使被测压力作用于某个面积上并转换为位移或应变，然后由位移敏感元件或应变计转换为与压力成一定关系的电信号。有时把这两种元件的功能集于一体。压力传感器广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。力学传感器的种类繁多，但常用的压力传感器有电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传感器，光纤压力传感器等。应用最为广泛的是压阻式压力传感器，它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。压力传感器是使用最为广泛的一种传感器。传统的压力传感器以机械结构型的器件为主，以弹性元件的形变指示压力，但这种结构尺寸大、质量轻，不能提供电学输出。随着半导体技术的发展，半导体压力传感器也应运而生。其特点是体积小、质量轻、准确度高、温度特性好。特别是随着MEMS技术的发展，半导体传感器向着微型化发展，而且其功耗小、可靠性高。压阻式应变压力传感器的主要由电阻应变片按照惠斯通电桥原理组成。电阻应变片

一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。它是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变电阻应变片内部结构片两种。金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小，一般这种应变片都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处理电路（通常是A/D转换和CPU）显示或执行机构。金属电阻应变片的内部结构如图所示，是电阻应变片的结构示意图，它由基体材料、金属应变丝或应变箔、绝缘保护片和引出线等部分组成。根据不同的用途，电阻应变片的阻值可以由设计者设计，但电阻的取值范围应注意：阻值太小，所需的驱动电流太大，同时应变片的发热致使本身的温度过高，不同的环境中使用，使应变片的阻值变化太大，输出零点漂移明显，调零电路过于复杂。而电阻太大，阻抗太高，抗外界的电磁干扰能力较差。一般均为几十欧至几十千欧左右。惠斯通原理

智能压力传感器外文翻译文献

智能压力传感器外文翻译文献 (文档含中英文对照即英文原文和中文翻译) 译文：基于C8051F350的智能压力传感器的设计摘要为了克服传统的压力传感器的缺陷。设计一种智能压力传感器，根据组合物的应用范围的智能传感器系统中，进行温度校正，充分考虑共同的组件之间的连接参数协调，我们选择了一个良好的可用性、高可靠性和低成本元件，80C51单片机进行控制和处理，对于整个测量系统组成而言，该系统具有自动测量、放大、A / D转换的温度和压力参数、微弱信号的锁定放大、相敏检波（PSD）、共模信号抑制、采集到的信号消噪处理、交叉敏感的脱钩的功能，并能够将结果显示，它还具有自动自检、温度补偿和上侧的通信和其它功能。关键词：压力传感器，锁-放大器;80C51F350的单片机硬件电路手稿编号:1674-8042（2011）02-0157-04 DIO：10.3969/j.issn.1674-8042.2011.02.14

1 引言随着时代的发展，电子计算机，自动化生产，调制解调器信息，军工，交通运输，化工，环保，能源，海洋开发，遥感，空间科学与技术，传感器的需求越来越大的发展，其应用已渗透进入该地区国民经济各个部门和人们的日常的日常文化生活。可以说，从太空到海洋，从各种复杂的工程系统的基本日常生活的必需品不能分开从各种传感器，传感器技术，为国民经济的日益发展，起着巨大的作用。然而。目前市场上销售的智能传感器有许多不足之处，如单天资讯指标和质量参差不齐。这样的设计总结了上述缺陷，以往的经验的基础上，使用锁相放大器，相敏检波，并巧妙地解决了有用信号从噪声中提取的低缺陷和问题的去耦的交叉灵敏度和使用的技术双电源供应电力，以及提高系统性能，增加新的故障诊断和使用一个共同的数字的接口技术和国际市场的通信协议等。因此，有非常广阔的应用前景。 2 系统硬件设计智能传感器的传感器_信息的检测和处理。智能传感器包括收集，处理，交流信息的功能。它是集成传感器和微处理器的产品的组合。智能压力传感器的组合物，如图2.1所示。图2.1 基于CS051F350的智能压力传感器框图设计主要是提供了一个稳定的电源电压，结合单片机通过外围电路设计。然后，单RS485通信接口电源单片机（C8051F350）温度传感器锁定增强压力传感器传感器校正

基于电阻应变片的压力传感器设计

前言随着科学技术的迅猛发展，非物理量的测试与控制技术，已越来越广泛地应用于航天、航空、交通运输、冶金、机械制造、石化、轻工、技术监督与测试等技术领域，而且也正逐步引入人们的日常生活中去。传感器技术是实现测试与自动控制的重要环节。在测试系统中，被作为一次仪表定位，其主要特征是能准确传递和检测出某一形态的信息，并将其转换成另一形态的信息。传感器是指那些对被测对象的某一确定的信息具有感受（或响应）与检出功能，并使之按照一定规律转换成与之对应的可输出信号的元器件或装置。其中电阻应变式传感器是被广泛用于电子秤和各种新型机构的测力装置，其精度和范围度是根据需要来选定的。因此，应根据测量对象的要求，恰当地选择精度和范围度是至关重要的。但无论何种条件、场合使用的传感器，均要求其性能稳定，数据可靠，经久耐用。随着技术的进步,由称重传感器制作的电子衡器已广泛地应用到各行各业,实现了对物料的快速、准确的称量，特别是随着微处理机的出现，工业生产过程自动化程度化的不断提高，称重传感器已成为过程控制中的一种必需的装置，从以前不能称重的大型罐、料斗等重量计测以及吊车秤、汽车秤等计测控制，到混合分配多种原料的配料系统、生产工艺中的自动检测和粉粒体进料量控制等，都应用了称重传感器，目前，称重传感器几乎运用到了所有的称重领域。本次课程设计的是一个大量程称重传感器，测量范围为1t到100t。本次课程设计的称重传感器就是利用应变片阻值的变化量来确定弹性元件的微小应变，从而利用力，受力面积及应变之间的关系来确定力的大小，进而求得产生作用力的物体的质量。应变片阻值的变化可以通过后续的处理电路求得。传感器的设计主要包括弹性元件的设计和处理电路的设计。由于传感器输出的信号是微弱信号，故需要对其进行放大处理；由于传感器输出的信号里混有干扰信号，故需要对其进行检波滤波；由于传感器输出的信号通常都伴随着很大的共模电压（包括干扰电压），故需要设计共模抑制电路。除此之外，还要设计调零电路。

智能压力传感器的设计说明

前言 (1) 1 压力传感器 (1) 1.1压力传感器的简介 (1) 1.2 压力传感器的种类 (1) 1.3压力传感器的结构与特点 (1) 2 智能压力传感器 (1) 2.1智能压力传感器的构造 (1) 2.2智能压力传感器的作用 (2) 2.3智能压力传感器的优势 (2) 与传统传感器相比，智能压力传感器的特点是： (2) 2.4智能压力传感器的前景 (3) 3 智能压力传感器的系统设计 (3) 3.1系统结构整体设计 (3) 3.2系统的特点 (3) 4 系统硬件设计 (4) 4.1前端传感器模块 (4) 4.2信号调理电路模块 (5) 4.3 A/D转换模块 (5) 4.4微处理器 (8) 4.5显示模块 (9) 4.6温度补偿模块 (11) 4.7 硬件设计原理图 (11) 5软件程序设计 (16) 5.1软件程序语言介绍 (16) 5.2程序流程图 (16) 5.3 C语言程序设计 (16) 6问题与探究 (16) 7总结.......................................... 错误!未定义书签。

参考文献 (17)

前言压力传感器是目前最为大众常见所知的传统传感器，这种传感器以压力形变为指标体现压力变化，这种结构传感器存在质量大，敏感度低，不能和电路器件相连使用等缺陷。随便科技的进步，半导体的迅猛发展，半导体压力传感器的诞生弥补了这些不足，半导体压力传感器，不仅体积小，重量轻，而且可以和电路元器件配套使用，从而大大的提高了智能化和可操作性。压力传感器大大的推动了传感器的发展，让人们能够更好的实现压力体现发展。 1 压力传感器 1.1压力传感器的简介压力传感器是最为普遍的一种传感器，大多使用在各种自动化环境中，涉及到电力石化，军工科技，船舶制造，数码产品等多方面。一般压力传感器都是用模拟信号转换成输出信号，将输出信号转换为数值表现。这种转换方式大大的提高了工作效率。进而为智能化提供了强有力的发展基础。 1.2 压力传感器的种类压力传感器通常分为以下几种：1；电容式，2；电阻式，3；压电式，4；电感式，5；智能式。智能式传感器是通过和微处理器相连，与传感器相结合，从而产生了智能化效果，它具有信号处理，信号记忆和逻辑思辨的能力。 1.3压力传感器的结构与特点本次论文采用差压式电容传感器，电容式传感器灵敏度高，性价比高，操作简单，质量高，过载能力强，在极端环境下，能够稳定工作，提供持续的传感能力，保证了整个元器件工作，并把环境影响降到最低，特点鲜明。 2 智能压力传感器 2.1智能压力传感器的构造智能压力传感器是利用精密机械制造工艺和集成电路原理，将智能芯片和传感器紧密结合在一个半导体原件上，与传统传感器相比，智能式传感器体积更小，质量小，适用围更大。整个智能压力传感器结构如下图所示；

电阻应变式压力传感器设计说明

传感器与检测技术电阻应变式压力传感器的设计学院：信息技术学院指导老师：蔡杰班级：B1106 ：佳林学号：0915110629

目录一、设计任务分析 (2) 二、方案设计 (2) 2.1原理简述 (2) 2.2应变片检测原理 (3) 2.3弹性元件的选择及设计 (4) 2.4应变片的选择及设计 (5) 三、单元电路的设计 (6) 3.1电桥电路的设计 (6) 3.2放大电路的设计 (6) 3.3移相器的设计 (7) 3.4过零比较器的设计 (8) 3.5相敏检波电路的设计 (9) 3.6低通滤波器的设计 (9) 四、误差分析 (10) 五、心得体会 (10) 六、致 (11)

电阻应变式压力传感器的设计一、设计任务分析采用电阻应变片设计一种电阻应变式质量（压力）传感器，具体要求如下： 1.正确选取电阻应变片的型号、数量、粘贴方式并连接成交流电桥； 2.选取适当形式的弹性元件，完成其机械结构设计、材料选择和受力分析， 3.并根据测试极限围进行校核； 4.完成传感器的外观与装配设计； 5.完成应变电桥输出信号的后续电路（包括放大电路、相敏检波电路、低通滤波电路）的设计和相关电路参数计算，并绘制传感器电路原理图；二、方案设计 2.1原理简述电阻应变式传感器为本设计的主要部件，传感器中的弹性元件感受物体的重力并将其转化为应变片的电阻变化，再利用交流全桥测量原理得到一定大小的输出电压，通过电路输出电压和标准重量的线性关系，建立具体的数学模型，在显示表头中将电压（V）改为质量（kg）即可实现对物品质量的称重。本设计所测质量围是0-10kg，同时也将后续处理电路的电压处理为与之对应的0-10V。由于采用了交流电桥，所以后续电路包括放大电路，相敏检波电路，移相电路，波形变换电路，低通滤波电路（显示电路本次未设计）。原理框图如图一所示。（质量）压力电阻应变片交流电桥5KHZ交流放大器移相器数显表头过零比较器相敏检波低通滤波

智能化压力传感器的设计开题报告

本科生毕业设计（论文）开题报告题目：智能化压力传感器的设计学院：环境与化学工程学院系化工系专业：测控技术与仪器班级：学号：姓名：指导教师：刘诚填表日期：年月日

一、选题的依据及意义随着计算机技术和传感器技术的发展，两者的结合也愈来愈紧密，智能化传感器作为两者结合的新兴的研究方向，越来和越受到更多人的关注。近年来，虽然取得了一定的研究和开发成果，但是实际的需求还远远得不到满足。压力测控系统正急需发展，已经开发和使用的压力传感器在无法满足需求，智能化的压力传感器系统，即将信息采集、信息处理和数字通信功能集于一身，能自主管理的开发和使用具有巨大意义。此次选题是打算对智能压力传感器系统理论及其压力测量方面的应用进行深入研究，提出对智能压力传感器的设计开发和设计。利用集成程度高，功能强大的新型微处理器控制压力传感器，微处理器内部集成大量模拟和数字外围模块，会具有很强大的数据处理能力。此次论文将在对智能压力传感器系统的智能化功能深入研究的基础上，设计了较为完善的智能化软件，实现了自动增益控制、温度补偿、自动校准、总线数字通讯等多种智能化特性，使传感器具有较高的智能化程度。提出了利用传感元件自身特性实现温度补偿的算法以及对系统非线性补偿的算法。并对传感器系统进行了较全面的抗干扰和系统故障自诊断设计，保证了系统的稳定性和可靠性。提出一种带有程序判断的智能数字滤波算法，它既具有较好的平滑能力，又具有较快的响应速度。本系统在软件上运用C语言编程，系统采用与PC机通信，完成数据转换、数据处理以及实时数据显示等功能，便于实现系统集中监控。本研究设计的智能压力传感器系统具有体积小、成本低、可靠性好、响应速度快、智能化程度高等特点，通过仿真对软、硬件进行了充分的调试，效果良好，在众多压力测控系统中有着广阔的应用前景。二、国内外研究现状及发展趋势（含文献综述）传感器技术是现代测量和自动化技术的重要技术之一。从宇宙探索到海洋开发，从生产过程的控制到现代文明生活，几乎每一项现代科学技术都离不开传感器。在工业、农业、国防、科技等各个领域，传感器技术都得到了广泛的应用，并展现出极其广阔的前景。因此。许多国家对传感器技术的发展十分重视。例如在日本传感器技术被列为六大核心技术(计算机、通信、激光、半导体、超导和传感器)之一?“，并且是将传感器列为十大技术之首；美国将90年代看作是传感器时代，将传感器技术列为90年代22项关键技术之一”“。我国对传感器的研究也有二十多年的历史并取得了很大的成就“?。目前，在“科学技术就是第一生产力”的思想指引下，各项科学技术取得了突飞猛进的发展，传感器技术也越来越受到各方面的重视，虽然在某些方面已赶上或者接近世晃先进水平。但是从总体来看，与国外传感器技术的发展相比，我国对传感器技术的研究和生产还比较落后，现正处于方兴未艾的阶段。据了解，1994年世界传感器市场总的交易额高达260亿美元，并且在2000年以的前，世界传感器市场规模年增幅为7％以上，其中高档的传感器增幅可达18％以上，而那些采用微机械加工技术和微系统技术等高新技术制造的各类型新型智能传感器．其年增长率可达30％以上。从市场销售情况来看，压力传感器占第一位。利用硅材料制作的半导体传感器除具有固体传感器的一般优点以外，还可以把一些集成电路与传感器制作在一起从而构成集成化传感器。集成电路部分若制作了微处理机，则形成智能化传感器。到目前为止，高精确度、高可靠性、小型化、低成本的智能传感器已成为世界传感器市场的主流。

基于51单片机为核心的智能压力传感器设计

基于51单片机为核心的智能压力传感器摘要：在现代科技领域中，传感器技术的地位越来越重要。本文主要论述了51单片机在智能压力传感器设计中的应用，以及对其发展的影响。研究的重点是智能压力传感器本身的稳定性，结合51单片机和压力传感器，对压力感器本身抗干扰能力有了改善的作用，也对压力传感器的智能化和标准化有了促进作用。 0 引言对目前所有兼容lntel 8031指令系统的单片机，统l称为51单片机。Intel的8031单片机是51单片机的始祖。8031单片机是目前应用最广泛的8位单片机之一。随着Flash rom技术的发展，它也得到了不断的发展，广泛应用于工业测控系统中ATMEL公司的AT89系列，是8031单片机中最有代表性的型号。51单片机是基础入门的一个单片机，也是应用最广泛的一种，在目前乃至今后很长的一段时问内。51系列的兼容机型都将占有大量的市场。控制系统传统的设计思想和设计方法，因51单片机的应用从根本上得到了改变。现在正在用单片机通过软件的方法，来实现采用硬件电路实现的大部分控制功能，智能化的数字计算控制、模糊控制和自适应控制可通过单片机来实现，从而改变自动控制中的PID调节。随着单片机的广泛应用，以软件取代硬件并能提高系统性能的微控制技术将不断发展完善。压力传感器，英文名称是pressure transducer，它是指能感受压力，并能将其转换成可用输出信号的传感器。压力传感器在工业实践中很常用，各种工业自控环境中应用很广，涉及的行业也很多，像水利水电、智能建筑、生产自控、航空航天、石化、电力、船舶、管道等行业都有涉及到。 1 智能压力传感器的特点（1）测量范围和功能都得到了扩展，符合参数的测量及各种不同要求的测量都可以实现。（2）灵敏度和测量精度得到了提高，微弱信号测量，各种校正和补偿都可以进行，也可以存取测量数据。（3）测量的稳定性和可能性得到提高，并不受外界干扰，对测量有选择性地进行，智能压力传感器高性能化。（4）能够自我诊断，对故障部位能准确锁定，故障状态迅速识别。也能实现用硬件不能实现的功能。（5）输出形式和数字通信接口等很多，具有多样性。智能压力传感器或是压力传感器智能化，是都具有检测和信息处理功能的传感器。 2 智能压力传感器的采集和处理数据功能对压力传感器输出信号进行预处理，这是压力传感器智能化之前必须要做的。由于具有种类繁多的被检测信号，输出信号也有模拟量、数字量和开关量等，MD转换的输入量并不是只由压力传感器输出压力传感器输出信号组成的，还必须要对电路将传感器输出信号转换成统一的电压信号或周期信号进行预处理。（1）采集数据。压力传感器信号经过与处理成为A／D变换器所需要的点模拟信号，依赖于模拟转换器（MD）的模拟典雅的数字化将输入信号变换为数字信号，这些变化通过采样、量化和编码获得。（2）数据处理。A／D转换器转换压力传感器的数据输出信号，要根据需要加工处理所获得的数字信号，如标度变换、非线性补偿、温度补偿和数字滤波等这些软件处理，否则是不能直接输入微处理机供应用程序使用。以下几方面都是数据处理的内容：①收集数据，对所需要的信息汇总；②转换数据，把所需要的信息转换成适用于微处理机使用的方式：③分组数据，对数据有效分组，这种分组是按有关信息进行的；④组织数据，为了便于处理和对误差进行修正，要对数据进行整理或是用其它方法安排；⑤计算数据，为得到进一步的信息，要对数据进行各种算术和逻辑运算；⑥存储数据，对原始数据和计算结果要保存好，以便以后使用；⑦搜索数据。将结果通过提供有用格式的信息，按用户的要求输出。 3 以51单片机为核心智能压力传感器的设计

压力传感器数据采集

题目：压力传感器数据采集

摘要压力传感器是自动控制中使用最多的测量装置之一。在大型的化工项目中,几乎包含了所有压力传感器的应用:差压、绝压、表压、高压、微差压、高温、低温,以及各种材质及特殊加工的远传法兰式压力传感器。近年来压力传感器在市场上大热，在各类消费产品中都可以看到传感器的应用，既丰富了产品的功能又提高了产品的方便性和易用性，成为吸引消费者关注的新亮点。压力传感器具有全密封不锈钢焊接结构、小体积、高灵敏度、零点满度可调节应可用于液压、压铸、中央空调系统、恒压供水、机车制动系统轻工、机械、冶金、石化、环保、空压机等其他自动控制系统。无线技术能在短距离内用发射、接收模块代替有线电缆的连接。本文给出了一种基于无线技术的智能压力传感器数据采集系统,由数据采集发射端和接收端两部分组成。主要介绍了硬件结构设计、软件系统工作流程及测试结果,并且应用多项式标准化拟合的方法对压力值作了热零点漂移补偿,提高了传感器的测量精度及温度稳定性。该系统可以在一些特殊的场所实现信号的采集、处理和发送,解决了复杂的现场连线,并且具有成本低、可靠性好、实用性强等优点。关键词：压力传感器无线技术数据采集

Abstract Pressure sensor is one of the most frequently used measuring devices in automatic control. In large-scale chemical projects, including almost all the pressure sensor application: differential pressure, absolute pressure, gauge pressure, high pressure, differential pressure, high temperature, low temperature, and a variety of materials and special processing transmission flange type pressure sensor. In recent years, pressure sensor in the market hot, in a wide range of consumer products can see sensor application, not only enrich the functions of the product and improve the products of the convenience and ease of use, become to attract consumer attention, a new bright spot. The pressure sensor has the whole sealing stainless steel welded structure, small volume, high sensitivity, zero full adjustable should be used for hydraulic, die-casting, central air-conditioning system, constant pressure water supply, locomotive brake system light industry, machinery, metallurgy, petrochemical, environmental protection, air compressor and other automatic control system. Wireless technology can be used in a short distance to transmit and receive module instead of cable connection. In this paper, a data acquisition system based on wireless technology is presented, which is composed of two parts, the transmitter and receiver. This paper mainly introduces the hardware structure design, software system work flow and test results, and applies the method of polynomial fitting. The thermal zero drift compensation is used to improve the measurement accuracy and temperature stability of the sensor. The system can realize the signal acquisition, processing and transmission in some special places, which can solve the complicated scene connection, and has the advantages of low cost, good reliability and strong practicability. Key words: pressure sensor, wireless technology, data collection

基于BP网络的智能压力传感器系统研究与设计

第24卷第10期2011年10月传感技术学报 CHINESE JOURNAL OF SENSORS AND ACTUATORS Vol．24No．10Oct．2011 项目来源:陕西省教育厅基金项目(09JK636) 收稿日期:2011－06－01修改日期:2011－07－16 The Research and Design of Intelligent Sensor System Based on BP Network * CUI Jingya ，LV Huimin *，CHENG Sai (Department of Applied physics ，Xi ’an University of Technology ，Xi ’an 710048，China ) Abstract :An intelligent high precision sensor was designed by combining STM32F101C8microprocessor with μC / OS－Ⅱoperating system ，meanwhile ，the corresponding hardware structure and software design were given．By using BP neural network ，two target parameters ，pressure and temperature ，were made do the data combination to reduce the sensitivity of cross-interference．The results show that the sensor can meet the real-time demand under multitask ，and get the performance more accurate ，stable and reliable．Key words :pressure sensor ;BP network ;μC /OS－Ⅱ;STM32F101C8EEACC :1295;7230 doi :10．3969/j．issn．1004－1699．2011．10．011 基于BP 网络的智能压力传感器系统研究与设计 * 崔静雅，吕惠民* ，程赛 (西安理工大学应用物理系，西安710048) 摘要:将STM32F101C8微处理器与μC /OS－Ⅱ操作系统相结合，设计出了一种高精度智能传感器系统，给出了相应的硬件结构和软件设计。利用BP 神经网络对压力和温度两个目标参量进行数据融合处理，减小了两者相互交叉干扰敏感度。实测结果显示该传感器能满足多任务下的实时性要求，并具有更加精确、稳定、可靠的性能。关键词:压力传感器;BP 神经网络;μC /OS－Ⅱ;STM32F101C8 中图分类号:TP24 文献标识码:A 文章编号:1004－1699(2011)10－1426－05压力的测控在现代工业自控环境中广泛应用，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、航空航天、军工等众多行业。随着通讯技术和计算机技术的发展，智能压力传感器技术的发展相对滞后，呈现出“头脑(计算机)发达，感觉(传感器)迟钝”的现象［1］。为了提高测量精度，如何抑制压力传感器对温度的交叉敏感性是亟待解决的核心问题［2］。压力传感器的工作原理已经基本定型，通过发现新的特殊敏感材料［3］来提高性能已经很困难。目前，国内外常用的解决方法基本有两种:一种是硬件法，但硬件电路大都存在电路复杂、精度低、成本高等缺点［4］ ;另一种是软件法，此类方法是将微处理器与传感器结合起来，利用丰富的软件功能、结合一定的算法对参量进行数据融合，主要有回归法、最小二阶乘法、神经网络、小波等，其中神经网络具有层次性、联想记忆和并行处理等优点，应用前景良好［5－6］。近几年，相关文献中多选用BP 神经网络来提高压力测量的精度［5，7－8］，但是忽略了温度测量的准确，且收敛速度慢。本智能传感器系统针对压力和温度相互交叉干扰的问题，利用BP 神经网络的Levenberg-Marquardt 算法提高了网络收敛速率以及温度和压力两个参量的测量精度，同时在μC /OS －Ⅱ操作平台上，将BP 网络融合算法嵌入到STM32F101C8微处理器中，实现显示、报警、与PC 机通信等功能，使功能更加完善。 1智能压力传感器的硬件设计硬件电路的系统方框图如图1所示。图1 硬件电路系统方框图

适应压力传感器信号的智能IC

Maxim 适应压力传感器信号的智能IC Intelligent IC Conditions Pressure-Sensor Signals 摘要：本应用笔记介绍了呼吸监控器。此监控器采用一个硅压阻式传感器（PRT）来检测与吸入和呼出相对应的减少和增加的压力。PRT输出提供给MAX1457信号调理IC以校正PRT 固有的错误，并且传给ADC一个补偿电压信号。ADC输出（降压力信号数字化）供给PC接口并转换成RS-232电平。 Abstract: This application note presents a respiration monitor to detect anxiety. The monitor uses a silicon piezoresistive transducer (PRT) to detect the decrease and increase of pressure corresponding to inhalation and exhalation. The PRT output is fed to a MAX1457 signal conditioning IC that corrects for errors inherent in the PRT and then passes a compensated voltage signal to the ADC. The ADC output (a digitized version of the pressure signal) is then fed to a PC interface and converted to RS-232 levels. These in turn are passed to a PC, which displays the respiration waveform and allows analysis of the breathing. While writing this article I often stopped to take a breather, and while waiting to see if it would be accepted I was breathless with anticipation. I hope I don't choke while presenting it. When finished, though, I can breathe easy. These metaphors show the close connection between the physical act of breathing and the mental states of anxiety and their opposite-relaxation (Fesmire 1994). Anxiety isn't the only influence on breathing patterns; it may be that every feeling affects our respiration. Psychologists investigate these links between emotion and breathing patterns in a number of research areas (Boiten, et al. 1994). Most such investigations require some form of electronic patient-monitoring equipment, partially because the very act of watching one's breathing changes its pattern. A Respiration Monitor with Smart-Sensor Technology The respiration monitor of Figure 1 displays breathing patterns while giving a rough idea of the respiration amplitude. The monitor displays several important parameters used to detect anxiety: rate of breathing, regularity of breathing pattern, and the duration of pauses after expiration and before inspiration. Because calm, positive emotions usually produce a pattern of longer expiration than inspiration, the ratio of inspiration to expiration time can serve as an additional indicator of anxiety. A relatively higher level of thoracic breathing (vs. abdominal breathing) also indicates anxiety. Thus, an observation of increased thoracic breathing can augment the monitor's visual information.