【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种液相泵用压力传感器信号处理系统及方法，属于压力传感器设计领域。
技术介绍
1、高精度超高压串联式液力端的液相泵(以下简称“液相泵”)是超高效液相色谱分析(uhplc)仪器的关键部件，是uhplc分析中的动力源，具有超高压、高精度、低脉动、小死体积等特点。其中，超高压力传感器作为主缸与副缸内压力检测元件，在压力信号采集精度、动态响应、检测压力的准确性、一致性以及稳定性上要求高，同时传感器信号处理电路体积要求小。传统压力传感器信号处理系统往往存在处理速度慢、精度低、抗干扰能力差等问题，难以满足高精度超高压液相泵控制系统要求。
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出了一种液相泵用压力传感器信号处理系统及方法，满足串联式液力端的液相泵中主缸与副缸内压力检测的一致性、稳定性、快速性及准确性需求。
2、本专利技术的技术解决方案是：
3、一种液相泵用压力传感器信号处理系统，包括电源管理模块、信号调理模块、数字化控制模块；
4、所述信号调理模块包括emi抑制电路、差分信号放大电路、射随电路；所述emi抑制电路采用共模滤波和差模滤波的方式，对传感器差分信号进行滤波处理；所述差分信号放大电路对滤波后的信号进行放大处理；所述射随电路将放大后的信号从基极输入，射极输出至数字化控制模块；
5、所述数字化控制模块对接收的信号进行adc转换及滤波、线性补偿后输出，并对传感器进行零点校准、满量程校准；
6
7、优选的，所述emi抑制电路包括两个电阻、三个电容；
8、电阻r1与电容c1、电阻r2与电容c2分别组成共模滤波，电阻r1、电阻r2与电容c3组成差模滤波，电容c3的两端分别连接差分信号放大电路的输入端；电容c3的容值远大于电容c1、电容c2的容值，比值达到1000倍以上；电容c1、电容c2容值相等，电阻r1、电阻r2阻值相同，且满足：
9、(r1+r2)×c3>>r1×c1。
10、优选的，所述emi抑制电路滤波总带宽至少为输入信号带宽的100倍，两个电阻、三个电容布设在靠近差分信号放大电路输入端。
11、优选的，所述数字化控制模块包括主控模块、通讯电路；
12、所述主控模块包括adc转换模块、传感器校准模块、滤波模块、线性处理模块；
13、所述adc转换模块接收射随电路输出的信号，对信号进行adc采样后输入至滤波模块；
14、所述滤波模块将采样后的信号按照预设深度的移动滑窗进行滤波，具体为：建立预设深度的数据缓冲区，将最新的数据放入缓冲区，将最早的数据移除缓冲区，对整个数据缓冲区进行求和取均值计算，即得出滤波后的电压采集值；
15、所述线性处理模块将将滤波后的采样值进行线性处理后通过通讯电路输出；
16、所述传感器校准模块用于对传感器进行零点校准、满量程校准。
17、优选的，所述主控模块采用stm32微控制器12位增强型adc，当采样精度n选择＞12位时，采用过采样方法，采集精度每提升1位，采样速率提升4倍；根据采样速率，计算单路adc采样窗口数、采样窗口时间、dma深度以及单次采样周期内的采样次数。
18、优选的，所述线性处理模块根据建立的采集电压与输出的对照表，将滤波后得到的电压采集值与对照表中的采集电压进行比较，当所述电压值与对照表中某一采集值相同时，直接输出所述采集值在对应表中的输出值；
19、当所述电压值处于对照表中两个采集值之间时，进行线性化补偿处理，计算得到对应的输出值：
20、
21、式中，u为实时采集的传感器电压值，v为实时输出的电压值，ui-1、ui分别为电压值u在对照表中值最接近采集电压值，vi-1、vi分别为电压值ui-1、ui在对照表中对应的输出电压值。
22、优选的，所述传感器校准模块根据采集电压与输出的对照表，分别对照所述对照表中的零点输出电压、满值输出电压对传感器进行零点校准、满量程校准。
23、优选的，所述电源管理模块包括激励源、电压变换器、电压基准模块，激励源为传感器供电，电压变换器为信号调理模块供电，电压基准模块为数字化控制模块供电。
24、优选的，信号调理模块与数字化控制模块在空间位置上进行分离，布于两个印制板上，收发端口通过接插件连接。
25、一种液相泵用压力传感器信号处理方法，应用于液相泵用压力传感器信号处理系统中，包括：
26、传感器上电，待供电稳定后执行设备初始化工作，进入主循环，查询是否有控制系统指令或校准装置的指令，其中控制系统指令包括请求传感器履历信息和请求压力状态信息指令；校准装置的指令包括传感器零位校准指令、传感器满量程校准指令；
27、当收到请求压力状态信息指令后，传感器禁止串口接收数据并启动定时器开始计时，驱动液相泵用压力传感器信号处理系统采集传感器压力数据并输出；
28、当收到传感器零位校准指令后，驱动液相泵用压力传感器信号处理系统输出校准零位电压；
29、当收到传感器满量程校准指令后，驱动液相泵用压力传感器信号处理系统输出校准满值电压。
30、本专利技术与现有技术相比的优点在于：
31、(1)本专利技术通过采用emi滤波设计、线性处理的设计，满足对采集的传感器电压值高精度要求。
32、(2)本专利技术将印制板功能划分，模数信号隔离，极大提高系统的可维修性和抗干扰能力。
33、(3)本专利技术采用了过采样方法，提高控制系统ad分辨率，极大程度简化电路复杂程度，降低了生产成本。
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1.一种液相泵用压力传感器信号处理系统，其特征在于，包括电源管理模块、信号调理模块、数字化控制模块；
2.根据权利要求1所述的液相泵用压力传感器信号处理系统，其特征在于，所述EMI抑制电路包括两个电阻、三个电容；
3.根据权利要求2所述的液相泵用压力传感器信号处理系统，其特征在于，所述EMI抑制电路滤波总带宽至少为输入信号带宽的100倍，两个电阻、三个电容布设在靠近差分信号放大电路输入端。
4.根据权利要求1所述的液相泵用压力传感器信号处理系统，其特征在于，所述数字化控制模块包括主控模块、通讯电路；
5.根据权利要求4所述的液相泵用压力传感器信号处理系统，其特征在于，所述主控模块采用STM32微控制器12位增强型ADC，当采样精度n选择＞12位时，采用过采样方法，采集精度每提升1位，采样速率提升4倍；根据采样速率，计算单路ADC采样窗口数、采样窗口时间、DMA深度以及单次采样周期内的采样次数。
6.根据权利要求4所述的液相泵用压力传感器信号处理系统，其特征在于，所述线性处理模块根据建立的采集电压与输出的对照表，将滤波后得
7.根据权利要求6所述的液相泵用压力传感器信号处理系统，其特征在于，所述传感器校准模块根据采集电压与输出的对照表，分别对照所述对照表中的零点输出电压、满值输出电压对传感器进行零点校准、满量程校准。
8.根据权利要求1所述的液相泵用压力传感器信号处理系统，其特征在于，所述电源管理模块包括激励源、电压变换器、电压基准模块，激励源为传感器供电，电压变换器为信号调理模块供电，电压基准模块为数字化控制模块供电。
9.根据权利要求1所述的液相泵用压力传感器信号处理系统，其特征在于，信号调理模块与数字化控制模块在空间位置上进行分离，布于两个印制板上，收发端口通过接插件连接。
10.一种液相泵用压力传感器信号处理方法，应用于权利要求1所述的液相泵用压力传感器信号处理系统中，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种液相泵用压力传感器信号处理系统，其特征在于，包括电源管理模块、信号调理模块、数字化控制模块；
2.根据权利要求1所述的液相泵用压力传感器信号处理系统，其特征在于，所述emi抑制电路包括两个电阻、三个电容；
3.根据权利要求2所述的液相泵用压力传感器信号处理系统，其特征在于，所述emi抑制电路滤波总带宽至少为输入信号带宽的100倍，两个电阻、三个电容布设在靠近差分信号放大电路输入端。
4.根据权利要求1所述的液相泵用压力传感器信号处理系统，其特征在于，所述数字化控制模块包括主控模块、通讯电路；
5.根据权利要求4所述的液相泵用压力传感器信号处理系统，其特征在于，所述主控模块采用stm32微控制器12位增强型adc，当采样精度n选择＞12位时，采用过采样方法，采集精度每提升1位，采样速率提升4倍；根据采样速率，计算单路adc采样窗口数、采样窗口时间、dma深度以及单次采样周期内的采样次数。
6.根据权利要求4所述的液相泵用压力传感器信号处理系统，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：盛君，魏兴亚，刘锏泽，曾婷，漆嘉林，梁春祖，刘净瑜，龚峻山，殷参，
申请(专利权)人：北京卫星制造厂有限公司，
类型：发明
国别省市：
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