压力传感器的论文
压力传感器论文压电传感器论文
压力传感器论文压电传感器论文一种用于压力传感器的温度控制系统设计摘要:针对SiC高温MEMS压力传感器易受温度影响,产生零点漂移、测量误差增大等问题,设计了一种温度控制系统,根据科恩-库恩公式建立了系统的数学模型,采用参数自整定PID控制算法,克服了纯PID 控制有较大超调量的缺点,实现了一个温度控制系统。
利用Matlab仿真软件的Similink模块建立系统的仿真模型,通过仿真和测试验证系统满足设计要求。
解决了大温度范围下压力传感器难以补偿的问题,使得压力传感器在高温环境下的应用得以实现,提高了压力传感器的稳定性。
关键词:MEMS; 压力传感器; 温度控制; 零点漂移Design of Temperature Control System for Pressure Sensors GUO Jiang(College of Information Engineering, Southwest University of Science and Technology, Mianyang 621010, China) Abstract: A temperature control system for the SiC MEMS pressure sensor is designed as the pressure sensor is susceptible to high temperature, and easy to result in zero drift, and measurement error increase. A mathematical model for the system is established according to Cohen-Coon formula. And finally a temperature control system is achieved with theparameter self-tuning PID control algorithm to overcome the shortcoming of a large overshoot adjustment of pure PID control. The Similink module simulation model was set up by the Matlab Simulation software system. The simulation and testing verifies that the system can meet the design demands. The pressure sensor is hard to be compensated within a large temperature range is solved, with which the application of the pressure sensor in high temperature environments is achieved and the stability of the pressure sensor is improved.Keywords: MEMS; pressure sensor; temperature control; zero drift0 引言在微电子器件领域,针对SiC器件的研究较多,已经取得了较大进展,而在MEMS领域针对SiC器件的研究仍有许多问题亟待解决。
压力传感器设计论文
传感器随着信息化时代的到来，信息科学技术飞速发展，传感器作为信息技术的重要组成部分，其发展水平标志着一个国家的科学技术发展的水平，成为信息时代的焦点。
各类传感器在已经广为应用于生产生活的方方面面，传感器作为现代科技的前沿技术，被认为是现代信息技术的三大支柱之一，也是国内外公认的最具有发展前途的高技术产业和朝阳产业。
一、传感器的作用与地位信息处理技术取得的进展以及微处理器和计算机技术的高速发展，都需要在传感器的开发方面有相应的进展。
微处理器现在已经在测量和控制系统中得到了广泛的应用。
随着这些系统能力的增强，作为信息采集系统的前端单元，传感器的作用越来越重要。
传感器已成为自动化系统和机器人技术中的关键部件，作为系统中的一个结构组成，其重要性变得越来越明显。
人们为了从外界获取信息，必须借助于感觉器官。
而单靠人们自身的感觉器官，在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了。
为适应这种情况，就需要传感器。
因此可以说，传感器是人类五官的延长，又称之为电五官。
“没有传感器技术就没有现代科学技术”的观点现在已为全世界所公认。
科学技术越发、自动化程度越高，对各种传感器的需求越大。
传感器的输入通常是各种外界的信号、物理条件（如光、热、湿度）或化学组成（如烟雾），输出信号通常是电量。
它便于传输、转换、处理、显示等。
电量有很多形式，如电压、电流、电阻、电容等，输出信号的形式由传感器的原理确定。
传感器已广泛应用于航天、航空、国防科研、信息产业、机械、电力、能源、交通、冶金、石油、建筑、邮电、生物、医学、环保、材料、灾害预测预防、农林、渔业生产、食品、烟酒制造、机器人、家电等诸多领域,可以说几乎渗透到每个领域。
传感器其发展历史可以追溯到17世纪初，从伽利略发明温度计开始，人们就已开始温度进行测量。
而真正把温度变成电信号的传感器是1821年由德国物理学家赛贝发明的，这就是后来的热电偶传感器。
五十年以后，另一位德国人西门子发明了铂电阻温度计。
压力传感器论文
压力传感器论文班级：电子092姓名：李志华学号：2009131018指导教师：齐怀琴--------------------------可以编辑的精品文档，你值得拥有，下载后想怎么改就怎么改---------------------------摘要随着计算机技术的不断发展，信息处理技术也在不断发展完善。
但作为提供信息的传感器，它的发展相对于计算机的信息处理功能来说就落后了。
这使得自动检测技术受到影响，而检测技术是人类认识世界和改造科技不可少的重要手段压电式压力传感器原理基于压电效应。
压电效应是某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。
当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。
当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。
相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应。
压电式压力传感器的种类和型号繁多，按弹性敏感元件和受力机构的形式可分为膜片式和活塞式两类。
膜片式主要由本体、膜片和压电元件组成。
压电元件支撑于本体上，由膜片将被测压力传递给压电元件，再由压电元件输出与被测压力成一定关系的电信号。
这种传感器的特点是体积小、动态特性好、耐高温等。
现代测量技术对传感器的性能出越来越高的要求。
关键字：零点漂移，灵敏度温漂，压力传感器--------------------------可以编辑的精品文档，你值得拥有，下载后想怎么改就怎么改---------------------------引言：传感器技术在当代科技领域中占有十分重要的地位，是21世纪人们在高新技术发展方面争夺的一个制高点，在国外各发达国家都将传感器技术视为现代高新技术发展的关键。
从20世纪80年代起，日本就将传感器技术列为优先发展的高打捞技术之首，美国等西方国家也将传感器的基本知识列为国家科技和国防技术发展的重点内容。
压力传感器的原理及应用论文
压力传感器的原理及应用论文摘要本论文主要介绍了压力传感器的原理、种类和主要应用。
首先，我们将介绍压力传感器的工作原理，包括压力对传感器的影响以及常见的压力传感器技术。
接下来，我们将讨论压力传感器的主要应用领域，包括工业自动化、医疗设备、汽车工业和航空航天等。
最后，我们将总结压力传感器技术的发展趋势和未来的研究方向。
引言压力传感器是一种用于测量和监测压力变化的装置。
它们在现代工业和科学领域中有着广泛的应用，从汽车工业到航空航天，从医疗设备到环境监测等。
本论文旨在介绍压力传感器的原理和应用，以便读者对该领域有更深入的了解。
压力传感器的工作原理压力传感器是利用一系列物理或机械效应来测量压力的设备。
以下是一些常见的压力传感器原理：1.电阻式压力传感器：电阻式压力传感器利用压力对电阻值的影响来测量压力。
当压力施加在敏感元件上时，电阻值会发生变化，通过测量电阻值的变化，可以确定压力的大小。
2.压力传感器基于微机电系统（MEMS）的原理：这种压力传感器使用微小的机械结构和敏感元件来测量压力变化。
当压力施加在微机械结构上时，结构的变形将导致电信号的变化，通过测量电信号的变化，可以确定压力的大小。
3.压电式压力传感器：压电式压力传感器利用压电效应来测量压力变化。
当压力施加在压电元件上时，它们会产生电荷积累，通过测量电荷的变化，可以确定压力的大小。
压力传感器的种类根据测量范围和应用需求的不同，压力传感器可以分为多个种类。
以下是几种常见的压力传感器类型：1.绝对压力传感器：绝对压力传感器可以测量相对于真空的绝对压力。
它们通常用于气象监测和高空应用等。
2.相对压力传感器：相对压力传感器可以测量相对于环境压力的相对压力。
它们通常用于工业自动化、流体控制和汽车工业等。
3.差动压力传感器：差动压力传感器可以测量两个压力之间的差异。
它们通常用于流体流量测量和液位测量等。
4.密封式压力传感器：密封式压力传感器具有高防尘和防水性能，适用于恶劣环境下的应用。
传感器课程设计 压力计的设计论文
9（OE）：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A/D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。
10（CLK）：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。
12（VREF（+））和16（VREF（-））：参考电压输入端
11（Vcc）：主电源输入端。
13（GND）：地。
23～25（ADDA、ADDB、ADDC）：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路
ADC0808接线图
内部结构
ADC0808是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器，它有8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型A/D转换器。
引脚功能（外部特性）
ADC0808芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如右图所示。各引脚功能如下：
1～5和26～28（IN0～IN7）：8路模拟量输入端。
输出端注意：
out7为最低位-out0为最高位，out7-out0分别接单片机的P0.0到P0.7端。
2.5显示电路设计
单片机AT89C51
7SEG-MPX4-CC
LED的A B C D E F G DP引脚接对应的单片机上的P10 P11 P12P13 P14 P15 P16 P17, 1 2 3 4则对应单片机的P20 P21 P22 P23。
《柔性压力传感器设计及其人体运动监测研究》范文
《柔性压力传感器设计及其人体运动监测研究》篇一一、引言随着科技的进步和人们对健康监测的日益关注，柔性压力传感器因其良好的人体适应性、可穿戴性和灵敏度而成为研究的热点。
柔性压力传感器不仅可以应用于医疗健康、体育训练等领域的实时监测，还可用于人机交互、智能机器人等新兴领域。
本文将重点探讨柔性压力传感器的设计原理、制作方法及其在人体运动监测方面的应用研究。
二、柔性压力传感器设计原理与制作方法1. 设计原理柔性压力传感器主要依赖于材料的压阻效应和电容效应进行工作。
当传感器受到压力时，其电阻或电容值会发生变化，通过测量这一变化，可以推算出所受压力的大小。
此外，柔性材料的使用使得传感器能够适应各种弯曲和拉伸的形态，提高了其在实际应用中的适应性。
2. 制作方法（1）材料选择：选用导电性良好、机械性能强的柔性材料，如导电聚合物、纳米线等。
（2）工艺流程：通过光刻、喷墨打印等工艺将导电材料制成一定形状的图案，再与其他柔性基材进行复合，形成完整的传感器结构。
（3）性能测试：对制作好的传感器进行灵敏度、稳定性、耐久性等性能测试，确保其满足使用要求。
三、人体运动监测应用研究1. 运动监测原理通过在人体表面粘贴或穿戴柔性压力传感器，实时监测肌肉活动时产生的微小压力变化。
通过信号处理和数据分析，可以得出运动过程中的肌肉活动状态、运动强度等信息。
2. 实际应用场景（1）医疗健康：用于运动员的肌肉疲劳监测、运动员的康复训练等。
通过实时监测运动员的肌肉活动状态，为其提供科学的训练建议和康复方案。
（2）体育训练：用于运动员的动作分析、技术评估等。
通过分析运动员在训练过程中的动作数据，帮助教练员更好地了解运动员的技术特点和不足之处，从而制定针对性的训练计划。
（3）人机交互：将柔性压力传感器应用于智能手套、智能服装等可穿戴设备中，实现人与机器之间的自然交互。
例如，通过手势识别控制智能家居设备、与虚拟环境进行互动等。
四、结论与展望柔性压力传感器因其良好的人体适应性、可穿戴性和灵敏度在人体运动监测方面具有广阔的应用前景。
《柔性压力传感器设计及其人体运动监测研究》范文
《柔性压力传感器设计及其人体运动监测研究》篇一一、引言随着科技的进步与人们生活品质的提高，对于可穿戴设备的需求日益增长。
在众多可穿戴设备中，柔性压力传感器因其能实时监测人体运动状态并获取生理数据，受到了广泛关注。
本文旨在探讨柔性压力传感器设计原理及其在人体运动监测方面的应用研究。
二、柔性压力传感器设计1. 材料选择柔性压力传感器的设计首先从材料选择开始。
常用的材料包括导电聚合物、碳纳米管等，这些材料具有良好的柔韧性和导电性，是构建传感器的主要原料。
此外，为增强传感器的稳定性与耐用性，还需要采用高分子薄膜作为基底材料。
2. 结构设计结构设计是柔性压力传感器设计的关键环节。
通常采用多层结构，包括导电层、隔离层和基底层。
导电层负责感知压力变化，隔离层则起到保护作用，防止各层之间的短路，而基底层则提供支撑和柔韧性。
3. 制作工艺制作工艺包括材料制备、加工和组装等步骤。
首先将选定的材料制备成薄膜或纤维，然后通过激光切割、热压等技术进行加工和组装，最终形成完整的柔性压力传感器。
三、人体运动监测应用1. 运动数据采集柔性压力传感器可贴附于人体各部位，实时采集运动数据。
例如，通过测量手腕部位的脉搏、血压等生理数据，可了解运动过程中的身体状况。
此外，还可通过测量脚底压力分布，分析运动时的步态和姿势。
2. 运动分析通过对采集的运动数据进行处理和分析，可了解人体的运动模式、速度和强度等信息。
这有助于运动员了解自身运动状态，调整训练计划，提高运动效果。
同时，也可为康复训练和疾病预防提供参考依据。
3. 实际应用案例在运动监测方面，柔性压力传感器已广泛应用于智能手环、智能鞋垫等产品中。
例如，智能鞋垫可实时监测运动员的步态和姿势，为教练提供训练建议；智能手环则可监测心率、血压等生理数据，帮助用户了解自身健康状况。
此外，柔性压力传感器还可应用于医疗康复、智能家居等领域。
四、研究展望随着技术的不断发展，柔性压力传感器在人体运动监测方面的应用将更加广泛。
压力传感器论文
摘要摘要压阻型扩散硅压力传感器以其低价格得到广泛应用。
压力传感器的核心是扩散硅电阻桥，智能压力传感器应用单片机技术采集数据、处理并输出显示结果。
扩散硅的压阻系数是温度的函数，所以存在灵敏度温漂，而影响温度的因素是多方面的:测量环境的变化，测量电路产生的热量的影响等等，所以要想得到比较精确的压力值，必须对压力传感器进行校正。
压力传感器的零点存在热漂移、电漂移和时间漂移，减小压力传感器的热零点漂移的措施是各力敏电阻的电阻值及其温度系数的相等性。
本论文应用曲线拟合方法，神经网络算法和多项式拟合的规范化方法校正零点，降低成本且精确度提高.压力传感器的压力灵敏度与压阻系数成比例关系，而压阻系数是温度的函数，所以非线性补偿的实质是消除温度对灵敏度的影响。
可应用的方法很多:二极管补偿法，恒流源补偿法，热敏电阻补偿法等。
本论文根据压力传感器零点补偿与非线性补偿原理，设计出了测量压力传感器的硬件电路，但是由于自身的稳定性其测量结果仍存在误差。
关键词:热零点温漂，灵敏度温漂，电漂移，压力传感器IABSTRACTAbstractPressure sensors are widely used because of a low Price.Silicon resistance is the core of Pressure sensor，an intelligent Pressure sensor acquires，processes data by using microProeessor technique. The Piezoresitive coefficient of silicon is a function of temperature and so the offset drift and sensitivity thermal drift occur. The factors affecting on temperature are various: the change of measurement environment，the heat of the measurement circuit and so on. If we want to get accurate Pressure values，they must be revised.The sensor offset is govemed by its thermal drift，electric drift and electric drift，so eliminating the offset thermal drift in the measurement of sensor needs to keep the values of resistance and temperature coefficient for different resistor strips to be equal each other.The pressure sensitivity is proportional to the piezoresitive coefficient and the latter is a function of temperature, so after eliminating sensitivity thermal drift，the nonlinearity can be substantially compensated. The methods，diode compensation，constant current compensation, thermal sensitive resistor compensation and so on are widely used.In addition，based sensor thermal drift and nonlinearity principle，this paper has designed intelligent sensor hardware circuit. though the result has still a little error.II目录目录第一章引言 (1)1.1 “气缸疲劳性实验”中压力传感器的使用 (1)1.2 压力传感器的发展历史及现状 (2)1.3压力传感器的发展方向 (4)第二章几种压力传感器的比较 (6)2.1压阻式压力传感器 (6)2.2电容式压力传感器 (10)2.3压电式压力传感器 (13)2.4 传感器的选择 (17)第三章压阻式压力传感器的零点特性及其补偿技术 (19)3.1 压阻式压力传感器的静态特性 (19)3.2压阻式压力传感器的电漂移特性 (21)3.3 压阻式压力传感器的零点漂移特性 (23)3.4 压阻式压力传感器得零点输出及补偿技术 (26)第四章压力传感器的实现 (29)4.1 压阻式压力传感器的测量系统设计 (29)4.1.1测量电桥的工作原理 (29)4.1.2电桥电路的非线性误差及其补偿 (31)4.1.2 压力传感器测量电路 (34)4.2 传感器数据采集与处理的硬件电路 (34)4.2.1传感器数据采集与处理的电路结构 (34)4.2.2 恒流源的选取 (35)4.2.3 输入放大器AD632 (36)4.3 压力开关 (37)第五章总结 (39)参考文献 (41)致谢 (42)英文原文 (43)译文： (46)III第一章引言第一章引言1.1 “气缸疲劳性实验”中压力传感器的使用SMC公司是生产气动元件的世界著名跨国公司。
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压力传感器的论文
合理进行压力传感器的误差补偿是其应用的关键。
压力传感器主要有偏移量误差、灵敏度误差、线性误差和滞后误差，本文将介绍这四种误差产生的机理和对
测试结果的影响，同时将介绍为提高测量精度的压力标定方法以及应用实例。
目前市场上传感器种类丰富多样，这使得设计工程师可以选择系统所需的压力传感器。
这些传感器既包括最基本的变换器，也包括更为复杂的带有片上电路的高集成度传感器。
由于存在这些差异，设计工程师必须尽可能够补偿压力传感器的测量误差，这是保证传感器满足设计和应用要求的重要步骤。
在某些情况
下，补偿还能提高传感器在应用中的整体性能。
本文以摩托罗拉公司的压力传感器为例，所涉及的概念适用于各种压力传感器的设计应用。
摩托罗拉公司生产的主流压力传感器是一种单片压阻器件，该器件具有3类：
1. 基本的或未加补偿标定；
2. 有标定并进行温度补偿；
3. 有标定、补偿和放大。
偏移量、范围标定以及温度补偿均可以通过薄膜电阻网络实现，这种薄膜电阻网络在封装过程中采用激光修正。
该传感器通常与微控制器结合使用，而微控制器的嵌入软件本身建立了传感器数学模型。
微控制器读取了输出电压后，通过模数转换器的变换，该模型可以将电压量转换为压力测量值。
传感器最简单的数学模型即为传递函数。
该模型可在整个标定过程中进行优化，并且模型的成熟度将随标定点的增加而增加。
从计量学的角度看，测量误差具有相当严格的定义：它表征了测量压力与实际压力之间的差异。
而通常无法直接得到实际压力，但可以通过采用适当的压力标准加以估计，计量人员通常采用那些精度比被测设备高出至少10倍的仪器作为测量标准。
由于未经标定的系统只能使用典型的灵敏度和偏移值将输出电压转换为压力，测得的压力将产生如图1所示的误差。
这种未经标定的初始误差由以下几个部分组成：
a. 偏移量误差。
由于在整个压力范围内垂直偏移保持恒定，因此变换器扩散和激光调节修正的变化将产生偏移量误差。
b. 灵敏度误差，产生误差大小与压力成正比。
如果设备的灵敏度高于典型值，灵敏度误差将是压力的递增函数（见图1）。
如果灵敏度低于典型值，那么灵敏度误差将是压力的递减函数。
该误差的产生原因在于扩散过程的变化。
c. 线性误差。
这是一个对初始误差影响较小的因素，该误差的产生原因在于硅片的物理非线性，但对于带放大器的传感器，还应包括放大器的非线性。
线性误差曲线可以是凹形曲线，也可以是凸形曲线。
d. 滞后误差：在大多数情形中，滞后误差完全可以忽略不计，因为硅片具有很高的机械刚度。
一般只需在压力变化很大的情形中考虑滞后误差。
标定可消除或极大地减小这些误差，而补偿技术通常要求确定系统实际传递函数的参数，而不是简单的使用典型值。
电位计、可调电阻以及其他硬件均可在补偿过程中采用，而软件则能更灵活地实现这种误差补偿工作。
一点标定法可通过消除传递函数零点处的漂移来补偿偏移量误差，这类标定方法称为自动归零。
偏移量标定通常在零压力下进行，特别是在差动传感器中，因为在标称条件下差动压力通常为0。
对于纯传感器，偏移量标定则要困难一些，因为它要么需要一个压力读取系统，用以测量其在环境大气压力条件下的标定压力值，要么需要获取期望压力的压力控制器。
差动传感器的零压力标定非常精确，因为标定压力严格为0。
另一方面，压力不为0时的标定精确度取决于压力控制器或测量系统的性能。
选择标定压力
标定压力的选取非常重要，因其决定了获取最佳精度的压力范围。
实际上，经过标定后实际的偏移量误差在标定点处最小并一直保持较小的值。
因此，标定点必须根据目标压力范围加以选择，而压力范围可以不与工作范围相一致。
为了将输出电压转换为压力值，由于实际的灵敏度往往是未知，因此在数学模型中通常采用典型灵敏度进行单点标定。
红色曲线表示进行偏移量标定（PCAL=0）后的误差曲线，可以发现误差曲线相对于表示标定前误差的黑色曲线产生了垂直偏移。
这种标定方法与一点标定法相比要求更为严格，实现成本也更高。
然而与一点标定法相比，该方法可显著提高系统的精度，因为该方法不仅标定了偏移量，还标定了传感器的灵敏度。
因此在误差计算中可以使用灵敏度实际值，而非典型值。
绿色曲线表示精度提高。
在这里，标定是在0至500兆巴（满标度）条件下进行。
由于在标定点上误差接近于0，因此为了在期望的压力范围内得到最小的测量误差，正确地设定这些点就显得尤为重要。
某些应用中要求在整个压力范围内保持较高的精确度。
在这些应用中，可以采用多点标定法来得到最理想的结果。
在多点标定法中，不仅考虑了偏移量和灵敏度误差，还考虑了大部分的线性误差，紫红色曲线所示。
这儿用的数学模型与每个标定间距（在两个标定点之间）的两级标定完全一样。
三点标定
如前所述，线性误差具有一致的形式，且误差曲线符合二次方程的曲线，具有可预测的大小和形状。
对于未采用放大器的传感器更是如此，因为传感器的非线性从本质上是基于机械原因（这是由硅片的薄膜压力引起）。
线性误差特性的描述可以通过计算典型实例的平均线性误差，确定多项式函数（a×2+bx+c）的参数而得到。
确定了a、b和c后得到的模型对于相同类型的传感器都是有效的。
该方法能在无需第3个标定点的情况下有效地补偿线性误差。
摩托罗拉MPX2300的补偿实例，MPX2300是一种主要应用于血压测量的温度补偿传感器。
多项式模型可由10个传感器的平均线性误差得到，补偿后的误差约为最大初始线性误差的十至二十分之一，如图3虚线所示。
该误差补偿方法只需两点标定即可将低成本传感器改进为高性能器件（误差小于满标度的0.05%）。
当然设计工程师要根据实际应用的精确度要求，选择最适合的标定方法，此外还需要考虑系统成本。
由于有多种集成度和补偿技术可供选择，设计工程师可根据不同的设计要求选择适当的方法。