微差压变送器的研究与温度补偿实现

摘要

随着工业的发展，越来越多的场合需要测量气体、蒸汽、液位等的微小压力，这种测量微小压力的仪表称为微差压变送器。现有市场上的微差压变送器以可控硅传感器为主。而在工业上，主要使用电容型变送器，这种电容传感器能很好的弥补扩散硅传感器温度稳定性低，动态压力承受能力低，膜片容易受损伤的缺点。目前国内只有几家公司生产用于变送器的电容传感器，因此基于电容的微差压变送器研究很少,科研院很少有相关的探索，外国的产品占据了整个市场，造成价格高，用户选择少的局面。
　　本论文基于电容型传感器，从传感器的结构，硬件抗干扰性，温度补偿这三方面研究微差压变送器。文章中研究了悬浮式结构对电容式传感器性能的影响，重点分析了电容式传感器在微小压力下特性变化。本设计以双线性插值法为基础，比较了几种曲线拟和法及神经网络学习方法，从图像处理的角度，以测量的AD值、温度值为像素点，结合压力面变化规律建立温度补偿模型，为温度补偿提供了一种新的研究方向。在设计中使用成熟的图像处理技术，有效减少温度补偿的时间，解决了传感器的温度漂移、非线性变化问题，实现了0～1kPa的气、液体微小压力的测量，同时测量误差控制在小于正负0.1％到0.01%的范围内。本设计实现了一种基于电容传感器的工业用微差压变送器，并为今后的超微差压变送器提供了研究方法，为后续的研究提出建议及改进方向，该设计目前已经通过了实验论证。

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第一章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 课题研究现状

1.3 课题研究目的及意义

1.4 课题研究内容

1.5 本章小结

第二章 微差压电容型变送器设计原理

2.1 微差压电容型变送器的检测原理

2.2 电容电流转换及放大电路设计

2.3 悬浮式电容设计及性能研究

2.4 电容式传感器的抗干扰设计

2.5 本章小结

第三章 微差压电容型变送器硬件与软件设计

3.1 微差压电容型变送器主电路设计

3.2 微差压电容型变送器嵌入式软件系统设计

3.3 本章小结

第四章 微差压电容传感器温度补偿特性的研究

4.1 电容传感器线性及温度特性

4.2 温度补偿与图像分析技术

4.3 双线性插值法的数据分析与研究

4.4 曲线拟合法的数据分析与研究

4.5 神经网络法的数据分析与研究

4.6 本章小结

第五章 结束语

5.1 主要工作与创新点

5.2 后续研究工作

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文