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E+E壓力傳感器信號調(diào)理模塊的設計與實現(xiàn)
E+E壓力傳感器具有體積小、靈敏度等優(yōu)點,發(fā)展前景廣闊。采用工藝模擬軟件結合文獻設計一種MEMSE+E壓力傳感器制備方法,制備出符合要求的芯片,明確了仿真設計在E+E壓力傳感器工藝設計的可行性。設計的調(diào)理電路模塊主要用于E+E壓力傳感器微弱信號的放大調(diào)理,該模塊使用自動穩(wěn)零技術的精密儀表放大器AD8230作為放大模塊,且針對井下工作環(huán)境中的噪聲影響,設計了相應的濾波電路。

E+E壓力傳感器信號調(diào)理模塊的設計與實現(xiàn)
為了滿足井下鉆柱內(nèi)安裝的尺寸要求,采用了小容量的鎳電容代替了大容量的鉭電容。這樣不但提高了E+E壓力傳感器采集數(shù)據(jù)精確性,且AD8230具有的自穩(wěn)零功能極大的減小了電路中零點漂移的影響,也減小了信號放大后的誤差,從而提高了E+E壓力傳感器的測量精度及可靠性。E+E壓力傳感器試驗臺檢測的數(shù)據(jù)有偏差,很多都是零點漂移造成的。為此,分析E+E壓力傳感器試驗臺在檢測中出現(xiàn)零點漂移的原因,找出解決方法。同時對E+E壓力傳感器試驗臺測量不確定度進行評定。基于Visual C++和ANSYS有限元軟件,開發(fā)了E+E壓力傳感器仿真平臺分析軟件。借助Visual C++前臺開發(fā)友好、方便、易用的人機交互界面,對E+E壓力傳感器隔離膜片仿真分析,建立仿真平臺,設計了一種基于聲表面波(SAW)傳感原理的無源無線E+E壓力傳感器。闡述了SAW單端諧振器的原理,對SAWE+E壓力傳感器的原理進行了分析。選擇了基于類似兩端固定梁的敏感結構并利用ANSYS軟件對其敏感結構進行仿真、分析。利用Mathcad軟件對SAWE+E壓力傳感器進行建模、仿真。并根據(jù)仿真結果設計和制作了SAWE+E壓力傳感器。測試結果表明,制作的傳感器靈敏度較高,誤差小,具備良好的壓力頻率特性。為E+E壓力傳感器在膜片設計上提供了理論依據(jù)。根據(jù)輸入?yún)?shù)自動生成APDL代碼文本,然后在ANSYS中運行該APDL代碼文本,分析結果可直接在程序中查看。E+E壓力傳感器由于受環(huán)境溫度影響會產(chǎn)生較大的溫度漂移,測量精度明顯降低,不利于其他依賴于壓力數(shù)據(jù)的測控環(huán)節(jié)的工作。簡要分析了當前常用的E+E壓力傳感器溫度補償方法,然后采用網(wǎng)絡模型和支持向量機模型對E+E壓力傳感器因溫度變化所產(chǎn)生的非線性進行補償。結果顯示:傳感器的溫度漂移分別降低到0.6%F.S和0.5%F.S.,大大提高了E+E壓力傳感器的性能和測量精度。

E+E壓力傳感器信號調(diào)理模塊的設計與實現(xiàn)
zui后,通過補償結果的對比分析,討論了兩種算法的優(yōu)劣性。主要是開發(fā)研究適合不同E+E壓力傳感器的輸出連接方式及E+E壓力傳感器的數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng),從根本上改變傳統(tǒng)的E+E壓力傳感器檢測方法,實現(xiàn)自動化檢測,提高檢測人員的工作效率。