工业用精密压力变送器硬件电路设计开题报告

1. 研究目的与意义

工业测量环境下，外界干扰复杂，当需要对某些数值进行测量时，采用传统测量方式传感器输出信号比较微弱，进行远距离传送时信号偏差较为严重。为了使信号标准化输出并且远距离传输时减小外界干扰，选用四线/三线制的电流与电压输出形式的变送器，二线制的电流变送器可以很好的节约传输电缆。在通过一些放大器、电流变换电路及专用集成电路实现这些变送器时，由于电路的复杂性限制，非线性补偿效果不理想，温度补偿难以实施，达不到较高精度。基于以上情况采用一种信号处理器精密压力变送器的硬件电路设计。为使工业现场中的压力数据测量更加精确，采用信号处理器的双线制压力变送器。信号处理器对压力传感器的非线性及温度系统进行了合理的补偿，使得测量精度得到了一定程度上的提高。

2. 国内外研究现状分析

(1) 早期压力变送器采用大位移式工作原理，如曾大量生产的水银浮子式差压计及膜盒式差压变送器，这些变送器精度低且笨重。(2) 20世纪50年代有了精度稍高的力平衡式差压变送器，但反馈力小，结构复杂，可靠性、稳定性和抗振性均较差。(3) 70年代中期，随着新工艺、新材料、新技术的出现，尤其是电子技术的迅猛发展出现体积小巧、结构简单的位移式变送器。(4) 90年代科学技术迅猛发展，这些变送器测量精度高而且逐渐向智能化发展数字信号传输更有利于数据采集压力变送器发展至今已有电容式变送器、扩散硅压阻式变送器、差动电感式变送器和陶瓷电容式变送器等不同类型。(5) 20世纪90年代中期，美国Icsensors公司、Nova公司应用硅精蚀和硅晶片叠合两项尖端科技生产了新型扩散硅压力传感器并开发出具有精度高, 重复性小, 抗腐蚀的扩散硅压力变送器。 (6)标准化变送器的设计与制造已经形成了一定的行业标准。如ISO 国际质量体系;美国的ANSI、ASTM标准、俄罗斯的ГOCT、日本的J IS 标准。

3. 研究的基本内容与计划

首先通过对工业用压力变送器的需求分析，再设计合理的精密压力变送器硬件电路模块以完成测量精度的提高，最后通过数据分析完成研究结果的鉴定与可行性分析。

1. 双线制压力变送器设计原理。采用模块化设计，利用双线制精密压力传感器提高传输精度，缓解工业环境下远距离传输误差。

2. 变送器硬件电路设计的模块组成。分为稳压电路模块、恒流源模块、cpu及外围电路模块、d/a转换、变送电路模块。

4. 研究创新点

传统压力变送器在工业复杂环境下测量精度低，尤其在远距离传输时测量数据传输误差较大，研究采用的双线制压力变送器对数据传输的非线性及温度误差进行了合理的补偿，完成了测量精度的提高。同时符合了压力变送器发展的智能化及数字化趋势。研究同时采用了模块化的硬件电路设计。在完成需求分析的前提下，将系统采用了分功能的模块研究与设计，最后由不同模块共同完成整个系统的功能需求。