德國HYDAC賀德克壓力傳感器跨界國外辦事處
傳感器是自動檢測系統(tǒng)中*是組成部分，鑒于此有得天獨厚的優(yōu)點，各種各樣的傳感器在我們的生活生產(chǎn)中發(fā)揮著無可比擬的作用，本文將簡略探究壓阻式壓力傳感器在自來水廠水池水位監(jiān)測中的工作原理，當電子地圖水位高于4.7米或低于0.5米時系統(tǒng)將自動報警，高于4.7米進水門將關閉，低于0.5米進水門將打開。
3gp轉(zhuǎn)換器下載3.0：壓阻式壓力傳感器 水池水位 自動監(jiān)控
整體方案：
壓阻式壓力傳感器及其工作原理
壓阻式壓力傳感器（piezoresistance pressure transducer）利用單晶硅材料的壓阻效應和集成電路技術制成的傳感器。單晶硅材料在受到力的作用后，電阻率發(fā)生變化，通過測量電路就可得到正比于力變化的電信號輸出。壓阻式傳感器用于壓力、拉力、壓力差和可以轉(zhuǎn)變?yōu)榱Φ淖兓钠渌锢砹浚ㄈ缫何弧⒓铀俣取⒅亓俊儭⒘髁俊⒄婵斩龋┑臏y量和控制。
壓阻式壓力傳感器安裝在不銹鋼殼體內(nèi)，并用不銹鋼支架固定放置于液體底部。傳感器的高壓側(cè)p1的進氣孔（用柔性不銹鋼隔離膜片隔離，用硅油傳導壓力）與液體相同。安裝高度h0處水的超高壓手動泵p1=ρh1， 式中的ρ為液體密度，g為中立加速度。傳感器的低壓側(cè)進氣孔通過一根根長的橡膠“背壓管”與大氣相通，傳感器的信號線，321不銹鋼性能也通過該“背壓管”與外界的儀表接口相連接，被測液位h可由下式得到：
h=h0+h1=h0+p1/(ρg)
投入式傳感器這種投入式液位傳感器安裝方面，mpg轉(zhuǎn)換器于幾米至幾十米，且混有大量污物，雜質(zhì)的水或其他液體的液位測量。
壓阻式壓力傳感器工作原理圖
壓阻式壓力傳感器工作原理圖電阻式傳感器是將輸入的機械量應變e轉(zhuǎn)為電阻值變化的變化元件。應變傳感器的組成框圖如下圖：
圖3應變器結(jié)構(gòu)圖
供電及信號處理電路
供電電路
壓阻式傳感器可以用恒壓源供電，也可以用恒流源供電，但恒壓源供電與恒流源供電相比壓力傳感器型號環(huán)境溫度影響不能消除的問題，如圖所示
供電電路
假設四個擴散電阻的起始阻值都相等且為r，當有應力時，兩個電阻阻值增加，增量為 r，另兩個電阻阻值減少，減少量為 r，由于溫度影響，使每小電阻阻值都有 rt的變化量。因此，電橋的輸出：
恒壓時：v=e r/（r+ rt）
可以看出輸出電壓v與溫度有關且為非線性，所以用恒壓源供電時，不能消除溫度的影響。
恒流時v=i r
可以看出輸出電壓v與溫度無關，這就消除了溫度對傳感器輸出信號的影響。
所以，可以采用下圖的恒流源供電電路，它采用雙電源供電以避免共模干擾。電流i。=2.5/r，其穩(wěn)定取決于基準電壓源1403和電阻r的穩(wěn)定度。
恒流源供電電路處理電路
壓阻式傳感器的滿量程輸出信號為70-350mv不等，期輸出阻抗很高，這就要求放大電路須有更高的輸入阻抗，不從傳感器輸出端吸收電流，以免破壞傳感器的工作狀態(tài)，這里介紹的放大電路如圖所示：
這一電路具有很高的輸入阻抗和很高的共模抑制比和開環(huán)增益；失調(diào)電流，電壓，噪聲和漂移都很小。圖中a1，a2組成*級同相并聯(lián)差動放大器，這一級的放大輸出為v0=v01-v02=1+（r1+r2）/w vi，a1，a2輸入端比吸收電流，并且電路結(jié)構(gòu)對稱，漂移和失調(diào)相互抵消，具有抑制模信號干擾的能力；a3構(gòu)成第二級差動放大，提高放大倍數(shù)，欲有效地抑制共模信號干擾，須使電路中r3=r4=r，r5=r6=rf則放大器總輸出為：
v 0 = - (rf/r )v 0 ′
= - (rf/r ) [ 1+ (r 1+ r 2) w]vi
調(diào)節(jié)電位器w ， 可改變放大器增益， 令r 1= r 2 ， 則v 0 = - (rf/r ) [ 1+ 2r /w]vi
圖7水位檢測圖
單片機：選用89c51
 89c51單片機結(jié)構(gòu)圖壓力傳感器是一種高穩(wěn)定性壓阻式設備。其經(jīng)過嚴格的壓力與溫度條件下的測試。敏感元件是由微機械加工成的高靈敏度硅片，安裝在浮動裝置中。一個獨立的溫度傳感器集成在硅片面上。
信號處理電子設備由一個pic14000微處理器和能處理5個信號的輸入設備組成，pic14000微處理器內(nèi)裝二進制數(shù)位a/d轉(zhuǎn)換器。設備以每秒至少100次運行速度進行信號變換。
壓力信號補償采用以多項式近似法為基礎的數(shù)學模型，在整個使用溫度范圍進行十分理想的補償。
16位d/a轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生電壓（或電流）模擬輸出信號，輸出信號每10毫秒更新一次。
用戶通過rs485接口和過渡電纜，可用簡單的編程軟件調(diào)整變送器零點和增益。
液位壓力變送器有兩種不同型式。
·paa-36w 絕壓，在真空時的零點
此儀表適用于由氣壓計測量大氣壓力并根據(jù)絕壓與環(huán)境壓力之間的差值來計算液位的場合。
·pr-36w 相對壓力，在環(huán)境壓力時的零點
此儀表裝上耐用的pur電纜（內(nèi)有一根通大氣的通氣管），它能承受熱天、潮濕天由于把它放在冷液中而引起的內(nèi)部冷凝作用。如果標準管在熱、乾的包殼中沒有端頭連接，建議在標準管端安裝一種灌上硅膠的夾頭。
壓力傳感器探頭 標準壓力范圍（fs）和超壓，bar
pr-36w 1 3 10 30
paa-36w 1 3 10 30
超壓 3 7 20 60
貯存/使用溫度范圍 －40…80℃
補償溫度范圍 0…40℃
精度(0…40℃)(1)(2)(3) 0.1%fs
實際輸出頻率 100hz
分辨力 ≤0.01%fs
長時間穩(wěn)定性(典型) 范圍≤2bar:1mbar
范圍＞2bar;0.1%fs
重要參數(shù)結(jié)束語：
這次單片機的期末課程設計讓我知道了一份正式的課程設計報告應該怎么來寫，怎樣來收集資料并且將收集到的資料整理成一份完整的設計報告。報告中各版塊的字體和格式應該如何處理，需要注意哪些細節(jié)。更重要的是讓我明白了不僅做報告，做任何事情都要認真，仔細地對待。
壓阻式壓力傳感器設計簡單，用材較少，能夠大范圍的使用，尤其是在檢測污池污水水位中發(fā)揮很好的作用。
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