智能压力传感器系统设计

陈俞霖

摘 要 随着计算机通信技术的不断突破和革新，传感器信息技术也从过去单一的信息传感功能向着微型智能方向发展。在现代化工业生产过程中，所有电子设备都需要传感器作为系统前端，帮助工业机器人进行精准定位。因此，在现代化工业生产中需要智能化压力传感器构成的信息监控系统。本文详细介绍了智能压力传感器系统的原理，通过分析传感器系统理论从压力传感器的智能功能、相关功能驱动以及传感器硬件等方面对智能压力传感器系统进行了设计。最后，基于压力传感器中的直流电压与差动电容的线性关系综合分析了智能压力传感器的典型仿真实验。

【关键词】智能压力传感器 系统设计 仿真实验

随着现代化工业的不断发展，传统的压力传感器已经无法满足现代化工业生产的要求。新一代传感器既需要具备传感功能和运算功能，也需要能与其他设备一起共同组成实时监测系统，通过分布式信息处理技术充分发挥传感器性能，在监测生产环境数据的同时对采集的信息进行处理并将数据传输到监控后台，保障工业生产过程的可靠进行。因此，智能压力传感器系统具备上述优势，广泛应用于工业生产电子设备中。目前，智能压力传感系统正不断通过完善配套智能化驱动，针对传感器进行各类修正、自动校准等处理，使传感器具有更高的智能化。

1 传感器工艺过程

压力传感器由于功能和原理不同因而传感器种类较多，其中智能式压力传感器是基于电子压阻效应以及微电子技术制造而成，通过智能化驱动软件对传感器采集数据进行自动修正、自动校准等数据传输到后台监控系统。智能压力传感器不仅具有良好的数据采集性能，同时灵敏度较高、自动化程度较高。因此，智能压力传感器被广泛应用于现代化工业生产之中，是一种新型物理传感器。

智能压力传感器由于输出信号无法作为A/D信号转换器的输入量，所以在采集数据前会通过传感器智能驱动软件对输出信号进行信号预处理，将输出模拟量、输出数字量、输出开关量信号统一转换成电压信号。采集后的数据经过预处理后输出电压信号并通过模拟转化器转化为数字信号。转化后的数字信号由于无法直接被计算机接受、处理，因此转化后的数字信号通过后续智能化软件进行修正、补偿处理后经过计算机进行处理并通過智能网络进行传输。

2 智能压力传感器系统结构设计

智能传感器与传统压力传感器相比，由于能够将传感元件与微型电子元件进行集成，具有良好的数据采集性能、信号处理能力并能对信号进行预处理、修正、自检、计算等功能。智能压力传感器的结构图如图1所示，其中微型机是智能压力传感器的核心，它将对压力传感器采集的信号进行信息处理与软件校正。传感器采集被测数据通过预处理后将模拟信号转化成数字信号，由微型机处理后经过D/A转化驱动电路将数字信号转化为模拟信号，最后将数据进行传输和记录。

智能压力传感器由于其特殊的结构具有以下特点：

（1）智能压力传感器具有逻辑判断、数据统计的能力，能够对采集数据进行分析、修正，在测量过程中出现的温度、噪声等环境误差进行补偿，提高传感器的精确度；

（2）智能压力传感器具有自我校验的功能，可以再开机和运行过程中对硬件进行自检，故障报错，降低系统运行风险；

（3）智能压力传感器能根据采集目标进行自适应，根据被测物理量进行调整，同时能够通过微型处理器与其他系统进行数据交换，提高了系统整体的性能，便于对采集的数据进行数据分析。

3 智能压力传感器的典型仿真实验

智能压力传感器的虚拟实验主要是通过传感器的特性进行虚拟仿真研究，该类实验是基于虚拟仪器技术构建相应的标定压力传感器虚拟仿真实验系统，通过仿真软件构建的形象、直观的交互界面进行传感器性能测试。

典型的仿真实验是通过对压力传感器隔离膜片的应力应变进行数学分析，建立数学模型，通过仿真软件进行网格划分、施加载荷后进行求解。该类压力传感器的典型仿真实验通过对传感器的性能进行数学分析，最终可得到准确性能的参数。

4 结论

随着现代传感器技术、计算机技术以及通信技术的高速发展，各类技术不断取得了巨大突破。在现代化工业生产中，由传感器构成的工业生产监控网络系统具有极大的发展前景，各种传感器构成的系统广泛应用于环境监测、工业生产、医疗监控等领域。新型智能压力传感器与传统压力传感器相比不仅体积小、制造成本低、功耗较小，同时也具有快速的相应能力、高精度的测量性能。本文针对智能压力传感器系统进行了详细的论述分析，综合分析了智能压力传感器的典型仿真实验。最后，总结了智能压力传感器的优势，以期为今后智能压力传感器系统的设计提供一定参考。

参考文献

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作者单位

烟台青华中学高三一班 山东省烟台市 264000