基于数据融合技术的智能压力传感器研究

作者:   发布时间:2014/5/21 14:08:03   浏览次数:1834

基于数据融合技术的智能压力传感器研究

随着高性能计算机测控系统的发展，传统传感器已不再与其测控系统相适应。控制系统要求传感器具备较强的信息处理和自我管理能力，以实现信息的采集与信息的预处理，减轻控制计算机的数据处理负担和提高整个测控系统的可靠性。然而计算机则着重于信息的高层次加工和处理，便于在现有硬件条件下大幅度提高系统的性能，简化系统的结构。智能传感器系统就是为了更好地适应计算机测控系统的发展而提出的一个新的研究方向。

一个压力传感器，当压力参量恒定而温度变化时，其输出值也发生改变，即这个压力传感器存在温度参量的复合灵敏度。当传感器存在复合灵敏度时，就会致使其性能不稳定，测量精度低。多传感器信息融合技术就是通过对多个参数的监测并采用一定的信息处理方法来提高每一个参量的测量精度。在只要求测量一个目标参量的场合，为提高被测目标参量的测量精度，把其他参量当作干扰量，消除其影响，使每个参量测量精度都获得提高，所以传感器信息融合技术为开发多功能传感器系统开辟了途径。本文主要讨论智能压力传感器技术应用和数据融合技术的研究。

1 智能压力传感器的硬件设计

为智能压力传感器的硬件框图。在本设计中，硬件系统的组成分为2部分：

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(1)传感器输出信号的预处理部分。主要由信号调理电路组成，包括对静压和温度传感器的恒压源电路的设计，以及对传感器输出信号进行滤波放大。

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(2)信号分析处理部分，将模拟信号转换为数字信号，并完成对信号的分析处理。

在信号处理部分，本文着重采用ADuC812单片机设计硬件电路，结构简单，体积小，其功能方框图如图2所示。由图2可知ADuC812单片机与其他单片机不同的特点：芯片内不仅集成了可重新编程非易失性闪速／电擦除程序存储器的高性能8位(与8051兼容)MCU，还包含了高性能的自校准8通道ADC及2通道12位DAC；与所有8051兼容的器件一样，对于程序和数据存储器，ADuC812具有各自独立的地址空间，如64 KB外部程序地址空间和16 MB外部数据地址空间，但与其他器件不同的是，它包含了片内闪速存储器技术，可以向用户提供8 KB的闪速／电擦除程序存储器、640 KB的闪速／电擦除数据存储器；芯片集成了全部辅助功能块，可以充分支持可编程的数据采集核心。这些辅助功能块包括看门狗定时器(WDT)、电源监视器(PSM)以及ADCDMA功能。另外，为多处理器接口和I／O扩展提供了32条可编程的I／O线、IZC兼容的SPI和标准UART串行端口。

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