压力传感器现场检定仪的研制

论文摘要

我国煤矿现有通风参数检测的传感器主要为差压式传感器,由于煤矿井下巷道及瓦斯抽放管道负压(差压)的风压变化关系到矿井生产与矿工的生命安全,所以需要周期性的调校这些传感器,以保证其正常工作。但现有的检定方法都是采用地面检定的方法,该方法存在着拆卸、安装不便和检定效率低,且在地面调校好的传感器重新安装到井下后又会出现误差。为此,我们对国内外在压力传感器检定仪的应用和研究情况进行分析,提出了一种便携式的煤矿井下用压力传感器现场检定仪的设计思路和实现方法。根据设计要求和性能指标,提出了便携式压力传感器现场检定仪的设计方案。该仪器设计以SPEC061A 微控制器为核心,采用高精度扩散硅压力传感器作为检测元件,使用自行设计的调压装置调整压力,并配以图形点阵式LCD显示操作过程,同时可以通过以太网通信接口与PC 机进行数据交互。首先,论文详细阐述了系统的各硬件模块电路的设计(压力传感器信号调理电路、调压装置、LCD 电路、键盘电路、通信接口电路)。该系统的设计重点和难点是精密测量技术和精密调压技术。在精密测量技术上提出了一种如何提高低分辨率A/D 转换器精度的方法。对于精密调压技术,我们自行设计了调压装置,并详细阐述了怎样利用模糊控制方法进行压力调节。其次,论文从仪器软件设计来阐述了各个功能模块的具体实现,程序设计采用模块化的设计思想,使用汇编语言和C 语言混合编程,这样使得软件的运行效率高、易于理解维护。然后,论文介绍了便携式压力传感器现场检定仪与PC 机进行数据交互的PC 机内信息管理系统的软件设计,并重点阐述了网络编程和数据库编程的实现。最后,论文从该仪器试验运行结果对仪器的性能进行了分析。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 研究的目的、意义和要解决的问题
• 1.2 相关领域的现状和发展评述
• 1.3 论文研究内容及研究目标
• 1.3.1 论文主要研究内容
• 1.3.2 研究目标
• 2 系统方案设计
• 2.1 设计思想
• 2.1.1 用低分辨率作高分辨率测量的思路
• 2.1.2 调压装置设计思路
• 2.1.3 外部通信接口设计思路
• 2.1.4 主机工作低功耗设计思路
• 2.2 总体设计方案
• 2.2.1 基本要求
• 2.2.2 功能要求
• 2.2.3 组成与工作原理
• 2.2.4 硬件系统研制
• 2.2.5 具软件系统方案设计
• 2.2.6 系统指标研究
• 2.2.7 使用环境条件
• 3 提高低分辨率A/D 转换器精度的方法研究
• 3.1 带A/D转换器的嵌入式微处理器的选择与分析
• 3.2 传感器性能分析与信号调理电路的高可性设计
• 3.2.1 传感器性能分析
• 3.2.2 信号调理电路的设计
• 3.3 特殊数据处理方法的研究
• 3.3.1 量程自动判断
• 3.3.2 数字滤波
• 3.3.3 标度转换
• 4 电路系统设计
• 4.1 显示部分的设计
• 4.1.1 MGLS12864 简介
• 4.1.2 硬件电路设计
• 4.2 键盘设计
• 4.3 通信接口设计
• 4.3.1 工作原理
• 4.3.2 ZNE-100 介绍
• 4.3.3 微控制器网络接口硬件设计
• 4.4 调压装置
• 4.4.1 压力泵设计
• 4.4.2 步进电机选型
• 4.4.2.1 步进电机分类及其工作原理
• 4.4.2.2 步进电机的选择
• 4.4.3 步进电机驱动单元设计
• 4.4.3.1 步进电机驱动单元原理
• 4.4.3.2 步进电机驱动单元电路设计
• 4.4.4 自动调压装置总体结构设计
• 4.5 电源设计
• 5 压力检定仪程序设计
• 5.1 工作原理简介
• 5.2 程序设计思想
• 5.3 程序模块编写
• 5.3.1 LCD 显示模块
• 5.3.2 键盘模块
• 5.3.3 调压控制
• 5.3.4 数据存储
• 5.3.5 通讯程序设计
• 5.4 主程序编写
• 6 PC机程序设计
• 6.1 Windows Sockets 编程基础
• 6.2 网络编程的实现
• 6.3 数据库编程
• 6.4 程序编制
• 7 实验研究
• 7.1 实验
• 7.2 试验结果及分析
• 8 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录