【摘要】：隨著航天技術的迅速發(fā)展,飛行器對測量系統(tǒng)的要求越來越高。壓力數(shù)據(jù)的測量作為測量系統(tǒng)中的重要組成部分,不僅僅限定在某些關鍵點的測量,更希望通過增加壓力測點挖掘更多有用信息,使得傳感器的應用數(shù)量大幅增加,傳統(tǒng)的壓力傳感器及采編系統(tǒng)已經(jīng)不能適應新的需求。本文設計的高精度微小型數(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,每個傳感器變換器最多可同時負載44路傳感器,控制它們同時采集壓力數(shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)匯總后通過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I2C總線擴展芯片P82B715構成通信驅(qū)動電路,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。同時設計了本系統(tǒng)配套的地面測試臺,結合上位機軟件進行數(shù)據(jù)處理和顯示。本文首先根據(jù)任務指標進行功能分析,制定了總體設計方案,隨后詳細闡述了系統(tǒng)關鍵技術研究,解決了傳感器小型化、長距離通信的問題,然后介紹了系統(tǒng)各模塊的硬件電路設計,說明了數(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,并設計了地面測試臺的上位機軟件。最后對主要的硬件電路和整體系統(tǒng)進行測試,解決了調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題,通過標定進一步提高了系統(tǒng)的測量精度。測試結果表明,本文設計的數(shù)字壓力傳感器及采編系統(tǒng)較好地完成了設計任務,性能良好,有很高的實用價值。
【圖文】：

中北大學學位論文傳輸過程中容易受到干擾，傳輸距離增加必然引起信號的衰減，從而性[16]。壓力傳感器在應用時需要配備相應的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[17]，對電壓信號采數(shù)字信號，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，常見的采編系統(tǒng)分為以下兩種[18,19,20]：模數(shù)轉(zhuǎn)換器結構模數(shù)轉(zhuǎn)換器結構的數(shù)據(jù)采編系統(tǒng)由多個模數(shù)轉(zhuǎn)換器并行組成，其結構。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，對多路傳感器信號進行數(shù)據(jù)采集，使各路信號之間保多個 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)換器結構的數(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 技術的發(fā)展，，微機械加工技術使傳感器體積大幅減小[21,22,23]。[24,25]最主要的特點是體積小，與集成電路技術結合后產(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 FPGA 或者單片機
【學位授予單位】：中北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：V44;TP212

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本文編號：2704214