【摘要】：隨著航天技術(shù)的迅速發(fā)展,飛行器對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的要求越來(lái)越高。壓力數(shù)據(jù)的測(cè)量作為測(cè)量系統(tǒng)中的重要組成部分,不僅僅限定在某些關(guān)鍵點(diǎn)的測(cè)量,更希望通過(guò)增加壓力測(cè)點(diǎn)挖掘更多有用信息,使得傳感器的應(yīng)用數(shù)量大幅增加,傳統(tǒng)的壓力傳感器及采編系統(tǒng)已經(jīng)不能適應(yīng)新的需求。本文設(shè)計(jì)的高精度微小型數(shù)字壓力傳感器及采編系統(tǒng),包括若干傳感器和傳感器變換器,每個(gè)傳感器變換器最多可同時(shí)負(fù)載44路傳感器,控制它們同時(shí)采集壓力數(shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)匯總后通過(guò)RS-422總線發(fā)送給控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)的壓力敏感元件選擇24位隔離膜式數(shù)字壓力敏感頭89BSD,通過(guò)I2C總線擴(kuò)展芯片P82B715構(gòu)成通信驅(qū)動(dòng)電路,與傳感器變換器在5米距離下通信,變換器的RS-422接口芯片采用單路收發(fā)功能的MAX3490。同時(shí)設(shè)計(jì)了本系統(tǒng)配套的地面測(cè)試臺(tái),結(jié)合上位機(jī)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和顯示。本文首先根據(jù)任務(wù)指標(biāo)進(jìn)行功能分析,制定了總體設(shè)計(jì)方案,隨后詳細(xì)闡述了系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究,解決了傳感器小型化、長(zhǎng)距離通信的問(wèn)題,然后介紹了系統(tǒng)各模塊的硬件電路設(shè)計(jì),說(shuō)明了數(shù)字壓力傳感器的控制流程和多路傳感器并行采編邏輯,制定系統(tǒng)通信協(xié)議,并設(shè)計(jì)了地面測(cè)試臺(tái)的上位機(jī)軟件。最后對(duì)主要的硬件電路和整體系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試,解決了調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題,通過(guò)標(biāo)定進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的測(cè)量精度。測(cè)試結(jié)果表明,本文設(shè)計(jì)的數(shù)字壓力傳感器及采編系統(tǒng)較好地完成了設(shè)計(jì)任務(wù),性能良好,有很高的實(shí)用價(jià)值。
【圖文】：

中北大學(xué)學(xué)位論文傳輸過(guò)程中容易受到干擾，傳輸距離增加必然引起信號(hào)的衰減，從而性[16]。壓力傳感器在應(yīng)用時(shí)需要配備相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[17]，對(duì)電壓信號(hào)采數(shù)字信號(hào)，便于后期數(shù)據(jù)的處理和分析。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般是多通道的不同，常見(jiàn)的采編系統(tǒng)分為以下兩種[18,19,20]：模數(shù)轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)模數(shù)轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)采編系統(tǒng)由多個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器并行組成，其結(jié)構(gòu)。在該模式下，每一路傳感器有各自的 A/D轉(zhuǎn)換電路和 I/O接口，能不同的采樣率，對(duì)多路傳感器信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，使各路信號(hào)之間保多個(gè) A/D轉(zhuǎn)換電路增加了系統(tǒng)的生產(chǎn)成本和體積。

圖 1.2 共用模數(shù)轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)內(nèi)部框圖圖 1.3 思邁科華 USB-4000系列數(shù)據(jù)采集卡MEMS 技術(shù)的發(fā)展，，微機(jī)械加工技術(shù)使傳感器體積大幅減小[21,22,23]。[24,25]最主要的特點(diǎn)是體積小，與集成電路技術(shù)結(jié)合后產(chǎn)生了具備一數(shù)字壓力傳感器[26]。數(shù)字壓力傳感器將傳統(tǒng)傳感器中的信號(hào)放大電數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、微處理器和數(shù)字接口都集成在一枚芯片上，大大減小，降低了傳感器功耗。這種數(shù)字傳感器可以通過(guò) FPGA 或者單片機(jī)
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：V44;TP212

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本文編號(hào)：2704214