基于MAX1452的压力传感器校准系统毕业设计(8)

中北大学2012届本科毕业设计说明书

(?yLH)Ii?yIi?yEPi(4.7)

(?yLH)Di?yDi?yEPi(4.8)

(i?1,2??,m)

(i?1,2??,m)

从上两式的数据中，找出最大的正偏差(?yLH)?和最大的负偏差(?yLH)??，则端点平移线的截距a按下式计算：

1a=y??(?yLH)??(?yLH)????2?

(4.9)

端点平移线的斜率与端点连线的斜率相同： b=(4.10)

系统的工作直线为端点平移线的方程：

ySE?a+b(x?x1) (4.11)

（3）满量程输出值yFS

系统工作直线的上限值与下限值之差的绝对值为系统的满量程输出值： yFS?ym?y1 (4.12) （4）误差 ① 重复性误差：

按下式计算各测试点上正、反行程子样标准偏差： SI1?（4.13)

SDi?ym?y1 xm?x11(yIij?yIi)2? ?n?11(yDij?yDi)2 ?n?1 第31页 共38

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(4.14)

测试传感器在整个测试范围内的标准偏差为：

1m2m S?(?SIi??SDi2)

2mi?1i?1(4.15)

测试传感器的重复性误差表示为随机误差的极限值，按下式计算： ?S?(4.16)

② 用端点平移线为工作直线的校准系统，其系统误差即线性度，是传感器实际平均输出特性曲线对端基直线的最大偏差与传感器满量程输出的百分比，按下式计算：

1?(?yLH)??(?yLH)?????2??100%

yFS3S?100%?2.46% yFS ?LH(4.17)

线性校准系统的基本误差，即不确定度为

[41]

：

A=?(?S??LH)(4.18)

在绝压-100kPa～100kPa的测量范围内选取10个压力点，进行3次循环（正行程、反行程）实验。压力标定实验的实验数据如表4.2

表4.2 压力标点实验数据 电压（V） 压力 （kPa） -80.3 -62.8 -43.8 -28.2 0 正行程 0.26342 0.44459 0.66799 0.83123 1.13788 反行程 0.26501 0.44311 0.66410 0.82102 1.13998 正行程 0.25800 0.44559 0.65789 0.84001 1.15235 反行程 0.25799 0.44524 0.66783 0.82422 1.14234 正行程 0.26355 0.45253 0.65598 0.81231 1.13679

第一次循环 第二次循环 第三次循环 反行程 0.26564 0.46114 0.64897 0.82431 1.14456 第32页 共38 页

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1.33674 1.61243 1.83343 2.05001 2.15675 1.34892 1.61245 1.83425 2.04245 2.13546 1.35631 1.62118 1.84256 2.05362 2.12459 1.36712 1.61243 1.83425 2.04356 2.24675 20.3 41.6 62.9 82.7 99.7 1.36001 1.62111 1.84345 1.35560 1.63110 1.83345 2.06011 2，03998 2.19122 2.18001 10个输入压力值对应的正行程输出电压值的算术平均值记为y，反行程输出电压值的平均值记为y1，正行程和反行程的算术平均值记为y2。

由y2形成的曲线称为校准曲线，应用EXCEL进行校准曲线拟合，如图4.2所示：

图4.2 EXCEL拟合曲线

所得拟合曲线的方程式y=0.0108x+1.1345 端点连线方程为：

yEP?y1?ym?y1(x?x1)xm?x1 ?0.262249?2.163815-0.262249(x?80.4)

99.8+80.4 ?0.262249?0.010553(x?80.4) ?0.010553x?1.110673表4.3 标定数据处理

i yEPi (?yLH)Ii (?yLH)Di 第33页 共38 页

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1 0.262212 -0.00021 0.000286 2 0.449 -0.00232 -0.00177 3 0.648452 0.007736 0.006511 4 0.812023 0.014492 0.011484 5 1.110673 0.033692 0.034492 6 1.325954 0.026201 0.030668 7 1.548623 0.0671 0.07018 8 1.773401 0.046574 0.041089 9 1.983406 0.066906 0.064259 10 2.163862 -0.00046 0.000363 经计算得：a?0.294542，b?0.010553 代入的方程为：

ySE?a+b(x?x1) ?0.294542+0.010553(x?80.4) ?0.010553x?1.1430032满量程输出值为：yFS?y10?y1=1.90156625 系统的标准偏差为：S=0.00329 重复性误差为：?3SS?y?100%?0.52% FS线性误差为：??yLMAXLH??y?100%?0.35%

FS不确定度为：A=?(?S??LH)?0.87%

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5 结 论

本文设计的校准系统经过硬件的设计和软件的初步调试之后，运行稳定、可靠。对大量测定的数据进行误差分析后，它的功能和性能指标达到了设计的基本要求。

基于MAX1452的硅压力传感器温度补偿系统有以下特点： 1. 改进了传感器补偿的方法，提高了补偿的精度和正确度。

2. 通过数据采集，使计算机能直接读取电桥电压和MAX1452输出的电压。 3. 可以通过多次的数据采集和补偿使测量的压力标点曲线接近线性变化。 我们都知道当今计算机技术，电子技术，控制技术等各种技术的飞速发展，个方面的技术都在不断的革新，针对本文的设计，对未来的发展有一些展望：

1.对所设计的电路进行进一步的补充和优化，能进一步的提高测试数据的精度和设计方面的精确度。

2.对电路和封装进行改进，加快产品化发展。

3.经过技术的发展能使传感器的输入输出有准确的线性关系，更好的将传感器应运与各个领域。

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