专利名称：压阻式传感器温度和线性补偿系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及压阻式传感器温度和线性补偿系统，直接由压阻式传感器温度和线性补偿系统对压阻式传感器温度和线性数据进行采集、存储、分析、验证并通过灵活的可编程补偿算法对压阻式传感器信号进行数字化的修正。
背景技术：
压阻式传感器利用半导体材料的压阻效应来进行压力测量。因为具有体积小、重量轻、分辨力高等独特优点，在各行业得到了广泛应用。但由于半导体材料的固有特性，压阻式传感器普遍存在一致性、温度漂移和非线性等问题，使得在实际应用中，由于各个季节环境温度不同，尤其对于昼夜温差变化较大的地区，采用压阻式传感器的压力变送器输出特性较大地偏离理想的输出特性，超差严重，必须进行重新标定才能适应气候的变化。为了提高压阻式传感器的综合性能指标，就必须采取各种补偿措施。传统的补偿方法通常是利用反馈的原理，由模拟电路对传感器信号进行调理实现的，采用电路补偿效果不佳的关键问题是不可能找到一种材料或几种材料，使它能在整个温度变化范围内能够完全抵消由于温度变化对压阻式传感器造成的测量误差。随着微处理器技术在传感器领域的应用，使得设计通过数据网络和软件算法实现对压阻式传感器特性自动补偿成为可能。
实用新型内容本实用新型的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种可对压阻式传感器高效和直观的进行温度补偿和线性补偿的系统，采用这种补偿系统不需改变供桥回路即可对压阻式传感器准确进行温度补偿和线性补偿。本实用新型的技术方案为压阻式传感器温度和线性补偿系统，由主站Ma、从站 Mb、传感器数据通讯模块Z (Zl Z100)，传感器数据通讯主模块加、传感器模块S (Si S100)和RS485总线、以太网及主、从站控制软件、模块通讯软件、传感器数据采集、补偿软件所组成，其特征在于主站Ma、从站Mb通过交换机连接在一起；主站Ma、传感器数据通讯模块Z (Zl Z100)，传感器数据通讯主模块Sii通过RS485总线连接在一起；传感器数据通讯模块Z(Z1 Z100)和传感器模块S(S1 S100)通过自定义接口连接在一起。上述的压阻式传感器温度和线性补偿系统，其所述的传感器模块S由一块压阻式传感器、一块带有ASIC的电路板所组成，其中ASIC是一片集ADC转换、温度传感器、FLASH 数据存储为一体的C8051F350单片机。上述的压阻式传感器温度和线性补偿系统，其所述的主站和从站控制软件采用补偿数据集成共享，补偿多人、多点同时进行的C/S结构，。上述的压阻式传感器温度和线性补偿系统，其所述的数据通讯模块Z (Zl Z100) 和传感器模块S (Si S100)通讯协议为自定义协议。由于采用上述技术方案，本实用新型具有如下有益效果1、系统可同时对100台压阻式传感器进行温度和线性数据采集，提高了工作效率。补偿结果即时显示，补偿过程可操可控。2、常规方法零点温度补偿只在三个点上进行补偿，作为本实用新型的一种改进， 本系统则可以对压阻式传感器进行多点温度补偿，再加上多次插值，几乎是在所有点上进行补偿，解决了温度对压阻式传感器的影响和传感器非线性问题，提高了压阻式传感器的转换精确度。3、对于出厂检验输出特性不合格的传感器，常规方法是拆开传感器重新进行贴片、补偿，作为本实用新型的一种改进，采用本系统重新测试即可。采用本系统不仅解决了温度对压阻式传感器的影响，同时也解决了传感器线性输出问题，使传感器精确度达到0. 075%。进行温度和线性补偿的传感器，能够适应昼夜温差较大的地区，如我国的东北，西北等地。另外，由于所有的数据采集和标定工作由PC机联网进行，所以可以进行大批量生产，极大地提高了生产效率，降低了生产成本，同时也提高了广品质量。
图1是本实用新型的结构示意图。图中Ma-主站；Mb-从站(编号从Mbl，Mb2……)；Zl Z100-传感器通讯模块Z ；Zm-传感器数据通讯主模块；Si SlOO-传感器模块S。
具体实施方式
以下结合附图与具体实施方式
对本实用新型作进一步详细描述压阻式传感器温度和线性补偿系统，由主站Ma、从站Mb、传感器数据通讯模块 ZZl Z100，传感器数据通讯主模块加、传感器模块S Sl SlOO和RS485总线、以太网及主、从站控制软件、模块通讯软件、传感器数据采集、补偿软件所组成。主站Ma、从站Mb通过以太网连接在一起；主站Ma、传感器数据通讯模块Z Zl Z100，传感器数据通讯主模块 Si!通过RS485总线连接在一起；传感器数据通讯模块Z Zl ZlOO和传感器模块S (Si S100)通过自定义接口连接在一起。上述的压阻式传感器温度和线性补偿系统，其所述的传感器模块S由一块压阻式传感器、一块带有ASIC的电路板所组成，其中ASIC是一片集ADC转换、温度传感器、FLASH 数据存储为一体的C8051F350单片机。上述的压阻式传感器温度和线性补偿系统，其所述的主站和从站控制软件采用补偿数据集成共享，补偿多人、多点同时进行的C/S结构。上述的压阻式传感器温度和线性补偿系统，其所述的数据通讯模块Z Zl ZlOO 和传感器模块S Sl SlOO通讯协议为自定义协议。1、将要进行温度补偿和线性补偿的压阻式传感器安装在传感器壳体内，在靠近压阻式传感器的地方安装一块含有ASIC的电路板，ASIC中写有温度和线性补偿软件，形成传感器模块S。2、将传感器模块和传感器通讯模块通过高温屏蔽线一一对应的连接在一起，连接方式为自定义隔离连接，通讯协议为自定义通讯协议。3、将连接好的传感器模块和传感器通讯模块放入恒温箱内，最多不能超过100组。4、将传感器通讯模块、主节点通讯模块、主站通过RS485总线连接在一起。5、数据通讯主模块Sii接受主站命令、通过数据通讯模块Z (Zl Z100)对传感器模块S(S1 S100)进行例如复位、参数采集、数据传递等工作。6、主站通过数据通讯主模块加、传感器通讯模块与传感器模块进行交互，自动对传感器模块进行编号、分组。主站分别在-40°C、-20°c、0°c、20°c、4(rc、6(rc、8(rc温度下对传感器进行多点信号(零点、量程点、中间点可自由选取，最多不超过11点)采集，将不同温度下被测目标参量与传感器输出量之间的对应数据存入电脑数据库中，由主站对数据进行处理、计算，生成温度-被测目标参量-传感器输出量对应数据表。根据对应数据表， 可以通过主站或从站对传感器补偿效果进行验证，将精确度满足要求的补偿数据下传到对应传感器模块中。7、实际使用时，ASIC测得当前环境温度，通过查表找出最接近于当前温度的存储在ASIC FLASH存储器中的补偿数据，通过牛顿插值算法算出当前温度下的动态线性表，通过折线算法算出当前压阻式传感器的线性输出。经过以上运算、压阻式传感器不再受环境温度影响。上述温度点的选定和温度范围的选定和补偿方法无关，温度点和温度范围的选定只和该压阻式传感器的使用温度范围和补偿精度有关，使用温度范围越宽，补偿精度越高， 则选取的温度点数量也就越多。
权利要求1.压阻式传感器温度和线性补偿系统，由主站Ma、从站Mb、传感器数据通讯模块 Z(Zl Z100)，传感器数据通讯主模块加、传感器模块S(Si S100)、RS485总线、和以太网组成，其特征在于主站Ma、从站Mb通过交换机连接在一起；主站Ma、传感器数据通讯模块 Z (Zl Z100)，传感器数据通讯主模块Si!通过RS485总线连接在一起；传感器数据通讯模块Z(Z1 Z100)和传感器模块S(S1 S100)通过自定义接口连接在一起。
2.如权利要求1所述的压阻式传感器温度和线性补偿系统，其特征在于所述的传感器模块S由一块压阻式传感器、一块带有ASIC的电路板所组成，其中ASIC是一片集ADC转换、温度传感器、FLASH数据存储为一体的C8051F350单片机。
专利摘要本实用新型涉及一种压阻式传感器温度和线性补偿系统，利用压阻式传感器温度和线性补偿系统建立不同温度下被测目标参量(如压力、重量等)与压阻式传感器输出量(电信号)之间的对应关系，然后通过主站对采集数据进行存储、计算、分析、验证，再将基础数据存入ASIC中，利用牛顿插值算法对传感器进行温度补偿和线性补偿。该实用新型解决了温度对压阻式传感器的影响和传感器非线性问题，提高了压阻式传感器的转换精确度。
文档编号G01L19/04GK202057449SQ20102066697
公开日2011年11月30日 申请日期2010年12月15日 优先权日2010年12月15日
发明者刘阳, 张广祥, 张桂玲, 赵方明 申请人:吉化集团公司