多参数新型智能变送器的设计褚斌。徐力吉化集团公司仪厂研宄所，吉林吉林132，22摘要主要介绍了多参数传感器芯体的概念原理及结构特点。介绍了美国公司比较新推出的4位1精度低功耗微处理器01215.给出了在多参数智能变送器硬件设计中21吖5和多参，感器接口，电路。小信号处理中针对各种噪声和干扰采取的模拟滤波和数字滤波。HA通讯过程中数4 1引言随着内外仪器仪行业的飞速发展。传感器技术也在不断地更新，为了满足市场的纶求。采用以传感器国家工程研宄中心什发的复介碎压阻传感器为核心的多参数智能变送器，融微型化数字化智能化网络化技术于体，是种技术先进的新增现场用仪。多参数智能变送器的特点就是采用多参数传感器芯体作为核心检测部件。

　　2多参数传感器芯体的设计微型多功能泣压传感器足利微电和微机械力口工融合技术，在面积仅为3.5，14.，的娃片上集差压敏感元件静压敏感元件温度敏感元件为休。，将其封装在由金属膜片离密封的保护液中。

　　具有可靠的密封性。传感器与放大电路配套设计，利用数字补偿技术进疔处理，使其在4080的温度范围内，测量精度达到1级。

　　多功能集成差压传感器能够时实现对现场中的差压静压温度变化的测量，静压和温度的测量数据可修正被测环境的差压输出倍兑服了扩散硅传感器随温度漂移人的弱点。同时还可以补偿静压对传感器输出为减小变送器的体积。化降低传感器的成木。采用了勿金属基，时采用全固态刚性连接结构。形成完整的全阀态封装的多功能扩散硅压力传感器芯体。这种形式的封装结构可使硅敏感芯片，翻厉，是多功，器芯体结构竞冬。

　　静压敏感膜片；2差压敏感膜片；3差压敏感电桥；4静压敏感电桥5.陆铝丝6敏感芯片7双抛玻璃8导压传基座引线1芯体1多，数传感器芯体结构意3转换放大电路部分的设计在现场智能变送器的研制中。功耗问和精度问是4认2，1也就是说在41时保证通讯功能正常而几整个放人电路和传感器能正常工作。这就要求变送器整机功耗非常低。变送器工作环境比较恶劣。各种噪卢和十扰都廿常人特别在信号处理方面非常困难。在分析了各种干扰基础上。选用公司比较新推出的13125数据采集系统。它足805微处理器内核。集成了8路榄拟数字转换功能粘度可达到24位无误码。16位数字模拟转换功能和16位1；1输出功能，可编，32k的Fksll数据程序存储器。片内精确的参考电压，对输入信号具有28可编程增编程滤波器，而且低功，1作温度可在4，5. 3.2电路设计特，沾合应用在小，号的两线制变送器方面，阳2为3.2.微处理器与传感器接1电路设计12功能桐，接线及通讯部分意乳当压力信号作用传感器后，桥路产生形变致使其阻值发变化，传感器的供电电压为3，传感器的输出量程为50，智能变送器的主要功能是将满量程50，的输入信号转换成4 2，1的电流输出，若变送器按，量程比计算，就是将满量程，5的小信号换成的电流输出，精度为0.。山1扩散硅传感器具有随温度变化漂移大在个芯体上，智能变送器通过在采集差压信号的同，也对温度信号和静压信号进行采集。温度和静压怡号付以实，的对差压信号进行补偿。有效地解决温漂和静压影响给变送器带来的误差。提高了变送器存储，便于检修。通讯单元的作用是使该智能变送器与手持通讯器进行远程通讯，对变送器的各种参数进行设定，可对变送器进行干调，也就是在不加压的情况下，可以对变送器的零点量程测量范围等参数进行设定，使用广使用非常方便，变送器兼界工厂通讯协议和比较新版木的标准的札通讯协议。多参数智能变送器1以与计算机或遵循凡1通讯协议的任何仪器仪进行通讯。

　　3.2.2通讯屯路的设计通讯单兀主要山输入带通滤波电路输出整形滤波电路凋制解凋器等组成。当变送器接收冲虹通讯信号输入带通滤波器将101的正弦波变成方波后送到调制解调器，经制解器解调成数字俏号送邙1处理0返回的数字信号经调制解调器调制成HART频率，经波形整定电路变成标准的HART正弦波。1200出和2200扭分别代进制的1和04.信号叠加到环路上而不影响环路电流的大小，通过调整相应电容值确保1传送期间环路中产生峰峰值为的凡尺了巧号。多参数智能变送器可以与变送器的手持通讯器以及任何遵循协议的仪器仪进行通讯。

　　42采样程序举例用0语言编写的米样程序举例如下5小信号处理上硬件及软件上采取的措施由于多参数传感器输出信号只有几至几十信号比较微弱无论在硬件设计还是在软件处珊。

　　邡吱考虑滤波问。

　　5.1软件措施312有片内低通数卞滤波器。它可以对乙△转换器的输出进行滤波。也就是说它4以消除模数转换过程中产生的噪卢。这是模拟滤波做不到的。片内有3种形式滤波器，由览824扣3数字滤波1输入通道改变或4编程增益改变，通过自动，滤波器选择可以动改变滤波方。当切换到个新的通道，将使用Fasll.mg滤波器。两个转换中的头1个波丢失。使用如3滤波器的使用12滤波器可以改善噪声怍能。3种滤波力式组合使出对低噪声抑制，优势。冬5是3种形式的滤波响应特性曲线。FD=DataOutRata1tDARA，5，3滤波器5.2硬件措施由于数字滤波器对采样频率整数倍的频率起不到衰减作用。虽然12用十较的采样频率的场合，这个频率在频谱中只占很小的部分，大多数己经被滤抑。模拟滤波必须放在模拟采样的前血。口的是消除那些能通过数字滤波器的有古频率。以防止那些有用信号以外的噪声进入到模拟调制器。

　　硬件设计采用模拟滤波。在绘制印刷线路板模拟部分和数字部分要分开，用地线加以隔离，数字部分地和模拟部分地比较后以呈形连在起。接点尽可能靠近况12.

　　模拟器件1面避免走数据线。防止数据线勹器件之间产生耦合噪声。1312面4以走模拟地线。这样可以防止产生耦合噪声，厘5012的电源线要尽可能粗，目的是为了减少短时脉冲波形的干扰，开关信号定要用数字地屏蔽，防止噪声辐射，特别是时钟信号绝对；可以艰近模拟信号线。走线，模拟信号线和数字信号线避免交又，线路板反面两侧的线条比较好正交，否则线条平行会产生附加电容，信号层和地线层尽分开。

　　胗从12模拟电源和地之间必须加去耦电容，10叩钽电容和涤纶电容并接，为了达到理想的去耦效果。去耦电容闱好放在线路板的另面，尽可能靠近12电源管脚，所，逻辑芯片的电源脚都与数字地之间加0.1去耦电容。

　　6结束语数掘采集处理系统。尤其是小信号处理上体现它的优越性它内部大的可编程Fksh存储个间使硬件设计上大为简化。以18012为核心的多参数智能变送器经过现场运行考验。怍能以好。

　　李朝青。单片机原理及接口技术。北京航空航天大学出版社，沈兰荪。数据采集出理。北京能源出版社1990.