MSB9418亨利變送器/傳感器
1.傳感器部分 敏感元件: 如圖2,介質(zhì)壓力通過(guò)隔離膜片和灌充油傳遞到δ室中心的測(cè)量膜片,該測(cè)量膜片是一張緊的彈性元件,用于檢測(cè)在測(cè)量膜片上的差壓。測(cè)量膜片的位移量與差壓成正比,zui大位移為0.004inch(0.10mm)。測(cè)量膜片的位置由它兩側(cè)的電容固定極板通過(guò)壓力/頻率轉(zhuǎn)換電路檢測(cè)出來(lái)。 振蕩和解調(diào)電路: 該電路是用來(lái)將敏感元件所承受的壓力轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào),供CPU采樣使用。 溫度傳感器 用來(lái)測(cè)量壓力傳感器的工作介質(zhì)溫度,并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),供微處理器進(jìn)行數(shù)字溫度補(bǔ)償。 特征化EEPROM: 保存變送器溫度補(bǔ)償、傳感器特征化曲線及特征數(shù)據(jù)、數(shù)字微調(diào)數(shù)據(jù)和組態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)等。即使斷電,仍能完整地保存存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)。 2.電子線路部分 微處理器: 微處理器控制變送器的運(yùn)行,對(duì)壓力敏感元件通過(guò)振蕩電路和溫度傳感器對(duì)其工作壓力和工作介質(zhì)溫度進(jìn)行檢測(cè)。微處理器利用傳感器特征化EEPROM中的數(shù)據(jù)進(jìn)行線性化處理和補(bǔ)償運(yùn)算,計(jì)算出工作介質(zhì)的壓力值,并送往數(shù)/模轉(zhuǎn)換器和HART通信部分。 數(shù)/模轉(zhuǎn)換器: 數(shù)/模轉(zhuǎn)換器將微處理器修正后的壓力數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為(4~20)mA模擬信號(hào)送往輸出回路。 HART通信: 數(shù)字通信電路在變送器和HART手操器或控制系統(tǒng)之間提供接口。這個(gè)電路檢測(cè)疊加在(4~20)mA回路上的FSK(頻移鍵控)信號(hào),發(fā)送部分以同樣形式將信號(hào)疊加在(4~20)mA回路上。在HART協(xié)議數(shù)字通信中,變送器的通信短地址可為0~15中的任意地址值。當(dāng)短地址為0時(shí),變送器輸出為(4~20)mADC并疊加HART數(shù)字信號(hào);當(dāng)短地址非0時(shí),變送器輸出固定為4mADC電流。此時(shí)單個(gè)回路中可連接多臺(tái)變送器(zui多15臺(tái),且電源及負(fù)載電阻滿足技術(shù)要求)MSB9418亨利變送器/傳感器
首先要進(jìn)行二維標(biāo)定實(shí)驗(yàn),然后根據(jù)標(biāo)定的輸入、輸出值由zui小二乘法原理確定常系數(shù)。
(1)實(shí)驗(yàn)標(biāo)定 在壓力傳感器的量程范圍內(nèi)確定n個(gè)壓力標(biāo)定點(diǎn)(設(shè)n=6),在工作溫度范圍內(nèi)確定m個(gè)溫度標(biāo)度點(diǎn)(設(shè)m=5)。于是由壓力P和溫度t標(biāo)準(zhǔn)值發(fā)生器產(chǎn)生在各個(gè)標(biāo)定點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)輸入值為: pi:p1,p2,p3……pntj:t1,t2,t3,……tm 對(duì)應(yīng)于上述各個(gè)標(biāo)定點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)輸入值讀取相應(yīng)的輸出值UPi及Utj,這樣,我們?cè)趍個(gè)不同溫度狀態(tài)對(duì)壓力傳感器進(jìn)行靜態(tài)標(biāo)定,獲得了對(duì)應(yīng)m個(gè)不同溫度狀態(tài)的m條輸入輸出特性,即P-Up特性簇,如圖1(a)所示。同樣我們也可獲得對(duì)應(yīng)于不同壓力狀態(tài)的溫度傳感器的n條輸入輸出特性(t~Ut),即t-Ut特性簇, MSB9418亨利變送器/傳感器
(2)二次曲面擬合方程待定常數(shù)的確定 為確定式(1)和(2)所表征的二次曲面擬合方 程式的常系數(shù),通常根據(jù)zui小二乘法原理,求得的 系數(shù)滿足均方誤差zui小條件。智能型壓力變送器數(shù)據(jù)融合技術(shù)中的系數(shù)Α0~Α5由單片機(jī)控制輸出。 3 硬件設(shè)計(jì) [3] 智能型壓力變送器由壓力、靜壓和溫度傳感器組成前端電路;經(jīng)多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)與AD轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)相連;采用8031單片機(jī),它有16位高速微控制器,運(yùn)算功能強(qiáng),接口簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn);外部接有E2 PROM和RAM存儲(chǔ)空間、 鎖存器及顯示器和打印機(jī)。單片機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理,然后送入DA轉(zhuǎn)換器,并經(jīng)過(guò)VI轉(zhuǎn)換電路輸出標(biāo)準(zhǔn)電流。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖見(jiàn)圖2所示。 4 軟件設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)開(kāi)發(fā)3個(gè)軟件:其中主程序用來(lái)控制整個(gè)系統(tǒng)的工作;數(shù)據(jù)融合技術(shù)流程圖用來(lái)確定常系數(shù)Α0~Α5、Α 0’~Α5’等及運(yùn)算輸出;第三個(gè)軟件系統(tǒng)是智能型變送器非線性校正(標(biāo)度變換)子程序。 5 測(cè)試結(jié)果 經(jīng)模擬實(shí)驗(yàn)及智能型變送器數(shù)據(jù)融合技術(shù)的軟件處理,得出實(shí)驗(yàn)標(biāo)定數(shù)。 由表1可見(jiàn):壓力輸出信號(hào)UP隨工作溫度的升高而減小,在工作溫度-10℃至50℃范圍內(nèi),在壓力值為2500Pa輸入時(shí),輸出值隨溫度變化的zui大改變量為Umax