基于數據融合技術的智能壓力傳感器研究

基于數據融合技術的智能壓力傳感器研究

隨著高性能計算機測控系統的發展，傳統傳感器已不再與其測控系統相適應。控制系統要求傳感器具備較強的信息處理和自我管理能力，以實現信息的采集與信息的預處理，減輕控制計算機的數據處理負擔和提高整個測控系統的可靠性。然而計算機則著重于信息的高層次加工和處理，便于在現有硬件條件下大幅度提高系統的性能，簡化系統的結構。智能傳感器系統就是為了更好地適應計算機測控系統的發展而提出的一個新的研究方向。

一個壓力傳感器，當壓力參量恒定而溫度變化時，其輸出值也發生改變，即這個壓力傳感器存在溫度參量的復合靈敏度。當傳感器存在復合靈敏度時，就會致使其性能不穩定，測量精度低。多傳感器信息融合技術就是通過對多個參數的監測并采用一定的信息處理方法來提高每一個參量的測量精度。在只要求測量一個目標參量的場合，為提高被測目標參量的測量精度，把其他參量當作干擾量，消除其影響，使每個參量測量精度都獲得提高，所以傳感器信息融合技術為開發多功能傳感器系統開辟了途徑。本文主要討論智能壓力傳感器技術應用和數據融合技術的研究。

1 智能壓力傳感器的硬件設計

為智能壓力傳感器的硬件框圖。在本設計中，硬件系統的組成分為2部分：

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(1)傳感器輸出信號的預處理部分。主要由信號調理電路組成，包括對靜壓和溫度傳感器的恒壓源電路的設計，以及對傳感器輸出信號進行濾波放大。

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(2)信號分析處理部分，將模擬信號轉換為數字信號，并完成對信號的分析處理。

在信號處理部分，本文著重采用ADuC812單片機設計硬件電路，結構簡單，體積小，其功能方框圖如圖2所示。由圖2可知ADuC812單片機與其他單片機不同的特點：芯片內不僅集成了可重新編程非易失性閃速／電擦除程序存儲器的高性能8位(與8051兼容)MCU，還包含了高性能的自校準8通道ADC及2通道12位DAC；與所有8051兼容的器件一樣，對于程序和數據存儲器，ADuC812具有各自獨立的地址空間，如64 KB外部程序地址空間和16 MB外部數據地址空間，但與其他器件不同的是，它包含了片內閃速存儲器技術，可以向用戶提供8 KB的閃速／電擦除程序存儲器、640 KB的閃速／電擦除數據存儲器；芯片集成了全部輔助功能塊，可以充分支持可編程的數據采集核心。這些輔助功能塊包括看門狗定時器(WDT)、電源監視器(PSM)以及ADCDMA功能。另外，為多處理器接口和I／O擴展提供了32條可編程的I／O線、IZC兼容的SPI和標準UART串行端口。

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