基于高温高精度压力传感器的数据融合技术研究

摘要

基于高温高精度压力传感器的数据融合技术研究主要研究高温高精度压力传感器敏感元件的材料及其设计过程和制造工艺；温度传感器的NTC电阻器的制造方法及其工艺过程；USB数据采集系统的设计；数据融合算法的研究和系统上位机界面软件设计。
　　 研究高温高精度压力传感器的设计，其工作原理以及制作方法是采用MEMS技术在蓝宝石为绝缘衬底上制成四个矸力敏电阻，制成硅—蓝宝石力敏元件，将力敏元件烧结在钛合金弹性膜片上，在压力作用下，钛合金膜片产生形变，该形变被硅—蓝宝石力敏元件检测到，并输出与被测压力成正比的电信号，从而实现压力测量。重点研究高温压力敏感元件材料的特点，弹性膜片的形状以及尺寸的设计，弹性膜片上电阻的布局及电阻条尺寸的设计。研究温度传感器的设计，利用热阻效应工作原理，选用NTC热敏电阻作为温敏元件，与其他电阻构成测温电桥，输出与被测温度成反比的电信号，从而实现温度测量。着重阐述NTC电阻器的结构及制造工艺。重点分析压力传感器和温度传感器的输出信号经USB数据采集系统传至上位机，上位机通过数据融合对信号进行处理，最后得到较为理想的传感器输出信号的过程。研究数据融合，主要分析二次曲面拟合法的方程参数的确定及具体的方法步骤，并通过融合前后传感器性能指标的对比总结了数据融合的处理效果。

目录

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声明

第1章绪论

1.1引言

1.2课题的来源、研究目的及意义

1.3国内外相关研究发展现状

1.4本文主要研究内容

第2章高温压力传感器及温度传感器设计

2.1引言

2.2压力敏感元件设计

2.2.1压力敏感元件材料特点

2.2.2压阻效应原理

2.2.3惠斯顿电桥工作原理

2.2.4敏感元件设计及制造工艺

2.3压力传感器结构及封装设汁

2.3.1压力总体结构设计

2.3.2传感器封装工艺

2.4压力传感器调理电路设计

2.5陶瓷热敏电阻及其温度传感器设计

2.5.1热敏温度传感器基本概念及工作原理

2.5.2 NTC温度传感器的理论基础

2.5.3 NTC制造方法及其工艺过程

2.5.4热敏电阻器的主要技术性能

2.5.5 NTC电阻器的电路设计

2.6本章小结

第3章USB数据采集系统的硬件设计

3.1 USB数据采集系统的硬件组成

3.2 USB控制芯片

3.3 A/D转换芯片

3.4电源转换芯片

3.5本章小结

第4章数据融合

4.1引言

4.2曲面拟合法

4.2.1曲面拟合法的基本原理

4.2.2实验标定

4.2.3二次曲面拟合方程待定常数的确定

4.3传感器数据融合及验证

4.3.1传感器数据融合的方法

4.3.2传感器数据融合的结果分析

4.4数据融合的关键技术

4.5本章小结

第5章系统软件设计

5.1引言

5.2系统软件构架

5.3数据传输实现

5.4数据保存实现

5.5数据融合实现

5.6本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的论文和科研成果

致谢

个人简历