高精度智能力敏传感器测控系统的设计

马卫民

【摘 要】 高精度智能力敏传感器测控系统以其高集成化的系统设计实现了集数据收集、处理、通信、控制四位于一身，其明显优于传统系统的特性，使其在测控界具有广泛的应用。本文笔者对高精度智能力敏传感器测控系统作了详细介绍，从系统的构成与工作原理、硬件系统设计、软件系统设计三个方面对其系统设计进行剖析。

【关键词】 智能力敏传感器 测控系统 工作原理 电路设计

随着时代的进步以及对知识和技能不断地探索，在测控领域，高精度智能力敏传感器测控系统因其高精度、易于操作、使用方便等优良特性，必将使传统的力敏测控系统为市场所淘汰。因此，详细了解高精度智能力敏传感器测控系统的组成及工作原理，不断更新其设计，使其更贴合地满足市场的需求，对提高测控领域乃至整个自动化领域的发展速度具有重大的意义。

1 高精度智能力敏传感器的设计流程及运行模式

1.1 高精度智能力敏传感器的设计流程

力敏传感器在组成结构上可分为五部分，依次为力敏感应器、信号转化分析仪、转化器、信号输出端、数据分析测试仪。力敏传感器作为信源设备采集信息，将采集到的感应单元传输至信号转化分析仪，信号转化分析仪根据信源设备传输的电信号将其转化为不同的波形，在转化过程中需要对传输的波形信号进行抽样、量化以及编码，在抽样时需要对传输信号波形的间隔频率进行抽取，抽取信号的频率为8000Hz。量化阶段是将有限连续的波形信号转化为离散无限的波形信号，将传输的整条波形分割成多段的离散波形。编码便是对离散的波形信号就行有序的排列，按照不同的编码方式进行划分，传输的数据信号为110010101110时，每四个数字信息为一组进行编码，最后编出的数据信息为12，10，14，这种编码技术能够减少空间信道的冗余。信号输出端便是将转化的数据信号过渡至接收设备的转化途径。

1.2 高精度智能力敏传感器的运行模式

力敏感应器作为信源设备主要采集户外的压力信息，感应探头内部具有感应压力的传感装置，感应探头根据P=F/S测控原理，分析信源设备位置处的压力大小。然后将采集到的信息传输至信号转化分析仪中，分析仪根据传感力的大小，自动调节传输波形的幅值和频率，当传输波形中出现平行于X轴时，说明此时传感装置不受外界压力的作用，处于空闲状态。

2 高精度智能力敏传感器硬件电路分布图

智能力敏传感器的测控硬件可大致设计四个板块（图1），按照其工作的先后次序，依次是电源输入部分、力敏传感器处理部分、微型处理器部分以及数字信号输出部分。其中第三部分是整个硬件系统的核心模块，其余部分则可作为辅助模块，但同样不可或缺。例如第一部分电源输入主要负责为整套电路部分供电，接下来的第二部分用于处理来自外界的力学物理量，使其通过力敏传感器的作用，转化为易于传输的电信号，进而传输到下一模块，而第四部分则是把处理好的数字信号向外界输出，从而完成不同量之间的连接，实现跨界通信。

目前大部分微处理器模块应时代的发展，已经不单单局限于微处理器单元，而是发展成为一个集数据收集与整体控制于一身的分布式系统，这一进步主要归功于串行通信接口的投入使用。该微处理器系统功能的实现依靠于PC机、微处理器单元以及各种控制器等设备，这些设备采用串行通信接口连接，采用驱动芯片驱动，独具稳定、重复等优良特点。

3 智能力敏传感器的测控软件模型分析

3.1 智能力敏传感器测控系统主程序划分模式

依据软件设计的普遍性，系统软件主程序的流程为：先初始化系统的微处理器及各种转换器。接着对A/D转换器中的数据进行读取，进行数据转换。然后是智能力敏传感器的补偿，分别为温度补偿和非线性补偿，其先后次序是先实行非线性补偿，再读取仪器的温度示数，进行温度补偿。下一步是结束数据转换，显示压力值，电流输出。至此一次循环结束，继续工作还需进入下一循环，自此不断循环下去。

3.2 智能力敏传感器测控关键技术参数指标

智能力敏传感器测控系统的关键技术参数有9项指标，大致状况如表1。

3.3 智能力敏传感器测控数据处理曲线分析

计算机按照相应的程序对相应的数据进行处理，作出直观的数据处理曲线，整理出数据报表，传输到电子屏幕上，以方便人员操作。

4 结语

综上易知，一个完备的高精度智能力敏传感器测控系统，既要拥有强大的硬件系统和与之相辅相成的软件系统，还要考虑到使用者的因素，使数据可以直观的反映在电子屏幕上，方便用户进行一系列可视化操作，以增强其实用性。另外，因智能传感器具有智能化、制作成本低、所占空间小、反应速度快的特点，并且硬件与软件之间相互协作，事半功倍，故其在测控领域这一大家庭中，占据着重要的角色。随着世界科技逐步向自动化、智能化方向发展，未来可以预测智能传感器必将成为炙手可热的一大产品。

参考文献：

[1]刘彬，李志骞，王娜.RS—232C通信口的研究[J].微电子技术，2003，4：43—45.

[2]尹海涛，王保国.全钒氧化还原刘电池全自动化只能监控系统研究与设计[J].实验技术与管理，2006，23（2）：35—47.endprint

【摘 要】 高精度智能力敏传感器测控系统以其高集成化的系统设计实现了集数据收集、处理、通信、控制四位于一身，其明显优于传统系统的特性，使其在测控界具有广泛的应用。本文笔者对高精度智能力敏传感器测控系统作了详细介绍，从系统的构成与工作原理、硬件系统设计、软件系统设计三个方面对其系统设计进行剖析。

【关键词】 智能力敏传感器 测控系统 工作原理 电路设计

随着时代的进步以及对知识和技能不断地探索，在测控领域，高精度智能力敏传感器测控系统因其高精度、易于操作、使用方便等优良特性，必将使传统的力敏测控系统为市场所淘汰。因此，详细了解高精度智能力敏传感器测控系统的组成及工作原理，不断更新其设计，使其更贴合地满足市场的需求，对提高测控领域乃至整个自动化领域的发展速度具有重大的意义。

1 高精度智能力敏传感器的设计流程及运行模式

1.1 高精度智能力敏传感器的设计流程

力敏传感器在组成结构上可分为五部分，依次为力敏感应器、信号转化分析仪、转化器、信号输出端、数据分析测试仪。力敏传感器作为信源设备采集信息，将采集到的感应单元传输至信号转化分析仪，信号转化分析仪根据信源设备传输的电信号将其转化为不同的波形，在转化过程中需要对传输的波形信号进行抽样、量化以及编码，在抽样时需要对传输信号波形的间隔频率进行抽取，抽取信号的频率为8000Hz。量化阶段是将有限连续的波形信号转化为离散无限的波形信号，将传输的整条波形分割成多段的离散波形。编码便是对离散的波形信号就行有序的排列，按照不同的编码方式进行划分，传输的数据信号为110010101110时，每四个数字信息为一组进行编码，最后编出的数据信息为12，10，14，这种编码技术能够减少空间信道的冗余。信号输出端便是将转化的数据信号过渡至接收设备的转化途径。

1.2 高精度智能力敏传感器的运行模式

力敏感应器作为信源设备主要采集户外的压力信息，感应探头内部具有感应压力的传感装置，感应探头根据P=F/S测控原理，分析信源设备位置处的压力大小。然后将采集到的信息传输至信号转化分析仪中，分析仪根据传感力的大小，自动调节传输波形的幅值和频率，当传输波形中出现平行于X轴时，说明此时传感装置不受外界压力的作用，处于空闲状态。

2 高精度智能力敏传感器硬件电路分布图

智能力敏传感器的测控硬件可大致设计四个板块（图1），按照其工作的先后次序，依次是电源输入部分、力敏传感器处理部分、微型处理器部分以及数字信号输出部分。其中第三部分是整个硬件系统的核心模块，其余部分则可作为辅助模块，但同样不可或缺。例如第一部分电源输入主要负责为整套电路部分供电，接下来的第二部分用于处理来自外界的力学物理量，使其通过力敏传感器的作用，转化为易于传输的电信号，进而传输到下一模块，而第四部分则是把处理好的数字信号向外界输出，从而完成不同量之间的连接，实现跨界通信。

目前大部分微处理器模块应时代的发展，已经不单单局限于微处理器单元，而是发展成为一个集数据收集与整体控制于一身的分布式系统，这一进步主要归功于串行通信接口的投入使用。该微处理器系统功能的实现依靠于PC机、微处理器单元以及各种控制器等设备，这些设备采用串行通信接口连接，采用驱动芯片驱动，独具稳定、重复等优良特点。

3 智能力敏传感器的测控软件模型分析

3.1 智能力敏传感器测控系统主程序划分模式

依据软件设计的普遍性，系统软件主程序的流程为：先初始化系统的微处理器及各种转换器。接着对A/D转换器中的数据进行读取，进行数据转换。然后是智能力敏传感器的补偿，分别为温度补偿和非线性补偿，其先后次序是先实行非线性补偿，再读取仪器的温度示数，进行温度补偿。下一步是结束数据转换，显示压力值，电流输出。至此一次循环结束，继续工作还需进入下一循环，自此不断循环下去。

3.2 智能力敏传感器测控关键技术参数指标

智能力敏传感器测控系统的关键技术参数有9项指标，大致状况如表1。

3.3 智能力敏传感器测控数据处理曲线分析

计算机按照相应的程序对相应的数据进行处理，作出直观的数据处理曲线，整理出数据报表，传输到电子屏幕上，以方便人员操作。

4 结语

综上易知，一个完备的高精度智能力敏传感器测控系统，既要拥有强大的硬件系统和与之相辅相成的软件系统，还要考虑到使用者的因素，使数据可以直观的反映在电子屏幕上，方便用户进行一系列可视化操作，以增强其实用性。另外，因智能传感器具有智能化、制作成本低、所占空间小、反应速度快的特点，并且硬件与软件之间相互协作，事半功倍，故其在测控领域这一大家庭中，占据着重要的角色。随着世界科技逐步向自动化、智能化方向发展，未来可以预测智能传感器必将成为炙手可热的一大产品。

参考文献：

[1]刘彬，李志骞，王娜.RS—232C通信口的研究[J].微电子技术，2003，4：43—45.

[2]尹海涛，王保国.全钒氧化还原刘电池全自动化只能监控系统研究与设计[J].实验技术与管理，2006，23（2）：35—47.endprint

【摘 要】 高精度智能力敏传感器测控系统以其高集成化的系统设计实现了集数据收集、处理、通信、控制四位于一身，其明显优于传统系统的特性，使其在测控界具有广泛的应用。本文笔者对高精度智能力敏传感器测控系统作了详细介绍，从系统的构成与工作原理、硬件系统设计、软件系统设计三个方面对其系统设计进行剖析。

【关键词】 智能力敏传感器 测控系统 工作原理 电路设计

随着时代的进步以及对知识和技能不断地探索，在测控领域，高精度智能力敏传感器测控系统因其高精度、易于操作、使用方便等优良特性，必将使传统的力敏测控系统为市场所淘汰。因此，详细了解高精度智能力敏传感器测控系统的组成及工作原理，不断更新其设计，使其更贴合地满足市场的需求，对提高测控领域乃至整个自动化领域的发展速度具有重大的意义。

1 高精度智能力敏传感器的设计流程及运行模式

1.1 高精度智能力敏传感器的设计流程

力敏传感器在组成结构上可分为五部分，依次为力敏感应器、信号转化分析仪、转化器、信号输出端、数据分析测试仪。力敏传感器作为信源设备采集信息，将采集到的感应单元传输至信号转化分析仪，信号转化分析仪根据信源设备传输的电信号将其转化为不同的波形，在转化过程中需要对传输的波形信号进行抽样、量化以及编码，在抽样时需要对传输信号波形的间隔频率进行抽取，抽取信号的频率为8000Hz。量化阶段是将有限连续的波形信号转化为离散无限的波形信号，将传输的整条波形分割成多段的离散波形。编码便是对离散的波形信号就行有序的排列，按照不同的编码方式进行划分，传输的数据信号为110010101110时，每四个数字信息为一组进行编码，最后编出的数据信息为12，10，14，这种编码技术能够减少空间信道的冗余。信号输出端便是将转化的数据信号过渡至接收设备的转化途径。

1.2 高精度智能力敏传感器的运行模式

力敏感应器作为信源设备主要采集户外的压力信息，感应探头内部具有感应压力的传感装置，感应探头根据P=F/S测控原理，分析信源设备位置处的压力大小。然后将采集到的信息传输至信号转化分析仪中，分析仪根据传感力的大小，自动调节传输波形的幅值和频率，当传输波形中出现平行于X轴时，说明此时传感装置不受外界压力的作用，处于空闲状态。

2 高精度智能力敏传感器硬件电路分布图

智能力敏传感器的测控硬件可大致设计四个板块（图1），按照其工作的先后次序，依次是电源输入部分、力敏传感器处理部分、微型处理器部分以及数字信号输出部分。其中第三部分是整个硬件系统的核心模块，其余部分则可作为辅助模块，但同样不可或缺。例如第一部分电源输入主要负责为整套电路部分供电，接下来的第二部分用于处理来自外界的力学物理量，使其通过力敏传感器的作用，转化为易于传输的电信号，进而传输到下一模块，而第四部分则是把处理好的数字信号向外界输出，从而完成不同量之间的连接，实现跨界通信。

目前大部分微处理器模块应时代的发展，已经不单单局限于微处理器单元，而是发展成为一个集数据收集与整体控制于一身的分布式系统，这一进步主要归功于串行通信接口的投入使用。该微处理器系统功能的实现依靠于PC机、微处理器单元以及各种控制器等设备，这些设备采用串行通信接口连接，采用驱动芯片驱动，独具稳定、重复等优良特点。

3 智能力敏传感器的测控软件模型分析

3.1 智能力敏传感器测控系统主程序划分模式

依据软件设计的普遍性，系统软件主程序的流程为：先初始化系统的微处理器及各种转换器。接着对A/D转换器中的数据进行读取，进行数据转换。然后是智能力敏传感器的补偿，分别为温度补偿和非线性补偿，其先后次序是先实行非线性补偿，再读取仪器的温度示数，进行温度补偿。下一步是结束数据转换，显示压力值，电流输出。至此一次循环结束，继续工作还需进入下一循环，自此不断循环下去。

3.2 智能力敏传感器测控关键技术参数指标

智能力敏传感器测控系统的关键技术参数有9项指标，大致状况如表1。

3.3 智能力敏传感器测控数据处理曲线分析

计算机按照相应的程序对相应的数据进行处理，作出直观的数据处理曲线，整理出数据报表，传输到电子屏幕上，以方便人员操作。

4 结语

综上易知，一个完备的高精度智能力敏传感器测控系统，既要拥有强大的硬件系统和与之相辅相成的软件系统，还要考虑到使用者的因素，使数据可以直观的反映在电子屏幕上，方便用户进行一系列可视化操作，以增强其实用性。另外，因智能传感器具有智能化、制作成本低、所占空间小、反应速度快的特点，并且硬件与软件之间相互协作，事半功倍，故其在测控领域这一大家庭中，占据着重要的角色。随着世界科技逐步向自动化、智能化方向发展，未来可以预测智能传感器必将成为炙手可热的一大产品。

参考文献：

[1]刘彬，李志骞，王娜.RS—232C通信口的研究[J].微电子技术，2003，4：43—45.

[2]尹海涛，王保国.全钒氧化还原刘电池全自动化只能监控系统研究与设计[J].实验技术与管理，2006，23（2）：35—47.endprint