超小压力测量装置制造方法及图纸

本申请公开一种超小压力测量装置，它包括：测量头，用于将压力信号转换为模拟电信号；模数转换器，用于将模拟电信号转换为数字信号；微控制器，其用于接收数字信号并进行相应处理并输出压力值；抗干扰模块，其连接到微控制器，用于对信号进行抗干扰处理；HART通信模块，其用于连接微控制器和上位机，用于将采集的压力值发送到上位机进行温度补偿运算后再返回给微控制器。本申请通过上位机拟合将温度补偿公式中用的系数赋给微控制器，在增设抗干扰模块的基础上，使原来只能测量到量程100Pa(精度0.3％)的压力变送器测量头可以测量到50Pa以下量程，精度可达0.1％，补偿精度可以达到0.04％，在测量精度、稳定性以及可靠性方面得到了较高的提升。得到了较高的提升。得到了较高的提升。

【技术实现步骤摘要】
超小压力测量装置


[0001]本申请属于压力测量
，具体来说，涉及压力变送器基于温度漂移补偿的超小压力测量装置，用以实现50Pa以下的超小压力的测量。

技术介绍

[0002]目前，国内压力变送器制造行业制造出的压力变送器精度很难达到0.1％，更不用说达到0.05％甚至更高精度的产品，而国外(例如罗斯蒙特，霍尼韦尔，横河等公司)的变送器生产商已经生产制造出精度可达0.05％级的变送器，特别是在超小量程的测量中，国内微差压变送器能够测量的最小量程只能到100Pa以上，而且精度只能达到0.3％。国际上能够生产制造超微差压变送器(量程50Pa以下，精度0.1％)的厂家目前仅罗斯蒙特一家，基本处于国际垄断地位。
[0003]现有技术中，压力测量装置包括测量头、模数转换器以及微控制器，其中模数转换器采用16位的CS5525模数转换器，而微控制器采用的是AT89C52单片机，该压力测量装置中，不仅没有进行温度补偿，而且也没有对采集的压力信号进行抗干扰处理，使得压力变送器对超小压力的测量精度难以达到要求。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的压力变送器对超小压力的测量精度难以达到当前精度需求的问题，本技术提供了一种超小压力测量装置，该装置通过温度补偿和抗干扰处理能够大大提高压力变送器对超小压力的测量精度。
[0005]为实现上述技术目的，本技术采用的技术方案如下：
[0006]一种超小压力测量装置，包括：
[0007]测量头，用于将压力信号转换为模拟电信号；
[0008]模数转换器，用于将模拟电信号转换为数字信号；
[0009]微控制器，其用于接收数字信号并进行相应处理并输出压力值；
[0010]抗干扰模块，其连接到微控制器，用于对信号进行抗干扰处理；
[0011]HART通信模块，其用于连接微控制器和上位机，用于将采集的压力值发送到上位机进行温度补偿运算后再返回给微控制器。
[0012]采用上述技术方案的超小压力测量装置，首先通过测试多个温度点下多个压力点的数据，由上位机计算温度补偿的拟合系数，并将其反馈到微控制器中，这样在后续实际测量压力时，能够对其进行温度补偿，输出的压力值非常接近真实值。
[0013]在测量过程中，通过增设抗干扰模块能够解决小信号波动大的问题。
[0014]优选地，所述模数转换器采用了24位的ADS1224芯片。该限定将原有的16位模数转换器芯片替换成了24位的A/D芯片，具有了更高的分辨率，能够有助于提高小信号的测量精度。
[0015]优选地，所述微控制器采用智能芯片R7FA4M1AB3CFP。该芯片采样频率更快、抗干
扰能力也比较强，测量性能更加稳定。
[0016]优选地，所述抗干扰模块包括：
[0017]电源电压监控芯片，其具有电源复位口和驱动程序接口，所述电源复位口与微控制器的复位口之间设有限流电阻，所述微控制器的复位口还与电源正极之间设有上拉电阻，在电源正极与电源复位口之间设有稳压二极管，驱动程序接口与电源负极之间设有阻容滤波器。
[0018]通过限流电阻、上拉电阻和稳压二极管，即使外界施加高达1400V的脉冲干扰，智能芯片R7FA4M1AB3CFP也能正常工作，而且阻容滤波器能够起到很好的滤波作用，因此上述结构的抗干扰模块不仅能够有效去除信号中小波动还能够防止脉冲干扰，保证装置在稳定的电压下正常工作。
[0019]优选地，所述电源电压监控芯片采用TPS3824
‑
33DBV。
[0020]本技术相比现有技术，具有如下有益效果：
[0021]本装置通过预先温度补偿，加上增设抗干扰模块，使只能测量到量程100Pa(精度0.3％)的微差压变送器测量头可以测量到50Pa以下量程，精度可达0.1％，补偿精度可以达到0.04％，在精度、稳定性、可靠性方面可媲美国际顶尖的压力变送器。
附图说明
[0022]图1为超小压力测量装置的一种实施例结构示意图；
[0023]图2为超小压力测量装置一实施例中所采用的ADS1224模数转换器的电路图；
[0024]图3为超小压力测量装置一实施例中抗干扰模块的电路图。
具体实施方式
[0025]为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本技术作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本技术的限定。
[0026]如图1所示，本实施例提供了一种超小压力测量装置，包括测量头、模数转换器、微控制器、抗干扰模块以及HART通信模块。
[0027]其中，测量头用于将压力信号转换为模拟电信号，其工作原理是压力作用在测量头的压力传递膜片上，会产生与压力成正比的电信号。
[0028]模数转换器能够将测量头产生的模拟电信号转换成数字信号方便后期处理。
[0029]模数转换器的输出端连接到微控制器，用于对信号进行处理和转发，当接收到模数转换器输出的数字信号后，微控制器在抗干扰模块的协助下进行抗干扰处理，经过抗干扰处理后的数字信号最后通过微控制器进行处理输出压力值。
[0030]考虑到温度漂移，需要事先进行温度补偿，这部分属于现有技术，在本申请中，其具体过程大概为：由测量头测量多个温度点下多个压力点的压力数据，每个压力数据经过数模转换、抗干扰处理后，会得到相应的压力值，微控制器将所有压力值及其对应的温度通过HART通信模块发送到上位机，上位机设有最小二乘法拟合程序，可以得到压力值与温度之间的多项式补偿关系系数，这些系数被上位机赋值到微控制器中，以便利用这些系数构成的多项式公式对测得的压力值进行温度补偿。
[0031]而本实施例的改进之处在于增设了抗干扰模块，相比现有技术，能够解决小信号
测量波动大，精度不够的问题。
[0032]在另一实施例中，模数转换器采用了24位的ADS1224芯片，其内部电路图如图2所示，在原有压力变送器中，数模转换器为16位的CS5525模数转换器，本实施例将原有A/D芯片替换成了24位的A/D芯片，该芯片具有更高的分辨率，能够有助于提高小信号的测量精度。
[0033]在一些实施例中，微控制器采用了型号为R7FA4M1AB3CFP的智能芯片。该芯片相比现有技术中的AT89C52采样频率更快、抗干扰能力也比较强，测量性能更加稳定。
[0034]在另一实施例中，如图3所示，抗干扰模块包括具有电源复位口RESET和驱动程序接口WDI的电源电压监控芯片，比如TPS3824
‑
33DBV，MAX708等，电源复位口RESET与微控制器的复位口RESET之间设有1k的限流电阻R18，微控制器的复位口RESET还与电源正极Vcc之间设有1k的上拉电阻R19，在电源正极Vcc与电源复位口RESET之间设有稳压二极管V3，驱动程序接口WDI与电源负极GND之间设有阻容滤波器，该阻容滤波器是由电容C16和电阻R17构成的RC滤波器，能够有效起到滤波作用。另外微本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超小压力测量装置，其特征在于，包括：测量头，用于将压力信号转换为模拟电信号；模数转换器，用于将模拟电信号转换为数字信号；微控制器，其用于接收数字信号并进行相应处理并输出压力值；抗干扰模块，其连接到微控制器，用于对信号进行抗干扰处理；HART通信模块，其用于连接微控制器和上位机，用于将采集的压力值发送到上位机进行温度补偿运算后再返回给微控制器。2.根据权利要求1所述的超小压力测量装置，其特征在于，所述模数转换器采用了24位的ADS1224芯片。3.根据权利要求1或2所述的超小压力测量装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢彦辉，韩兆鹏，
申请(专利权)人：重庆四联测控技术有限公司，
类型：新型
国别省市：