基于嵌入式的高精度力学传感器设计与实现

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2、高精度力学传感器设计与实现专业学位类别工程硕±学号２０１４５１０２０１１０作者姓名陈尧森指营教师贺知明敦授．．独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加标注和致谢的地方夕ｈ，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表不谢意。会７／作者签名：

3、孤＾為、日期；年月不日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学送有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构交论文的复印件和磁盘全，允许论文被查阅和入借阅。本人授权电子科技大学可将学位论文的部或部手分内容编有关数据库进行检索，可＾文采用影印、缩印或扫描等复制段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名；导师签名：＾＾３２日期；年Ｇ月日分类号密级注1UDC学位论文基于嵌入式的高精度力学传感器设计与实现（题名和副题名）陈尧森（作者姓名）指

4、导教师贺知明教授电子科技大学成都姚明高工先进科技(中国)有限公司成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士专业学位类别工程硕士工程领域名称电子与通信工程提交论文日期2016.04论文答辩日期2016.05学位授予单位和日期电子科技大学2016年6月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。HighPrecisionForceSensorDesignandImplementationBasedonEmbeddedSystemAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElec

5、tronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MasterofEngineeringTechnologyAuthor:ChenYaoSenAdvisor:Prof.ZhiMing,HeSchool:SchoolofElectronicEngineering摘要摘要通信技术和自动化技术快速发展的今天，传感器也变得越来越智能。模拟传感器传输距离短，抗干扰能力差，使用不方便等缺点触发了将模拟传输转变为数字传输的方式。但国内外数字传感器价格昂贵，并且大多只能单一测量。在工业自动化发展的今天，越来越多

6、的要求传感器具备高精度、高可靠性、抗干扰能力强、灵敏度高。多点测量的需求要求传感器能够方便快速的组合成简单的网络实现阵列测量。本文基于嵌入式技术提出一种高精度力学传感器系统，不仅仅避免了模拟传输数据的缺点，还具有较高的性价比。同时在使用时可以很方便的组合成简单的传感器网络，实现阵列测量。采用压阻式应变片原理设计的力学传感器探头，进行模拟电路的温度补偿和零点漂移的补偿，在处理器上加入数字滤波等技术提高了系统的精度和重复性。本文首先对力学敏感单元做了详细研究，特别研究了压阻式力学传感器的测力原理。详细介绍了传感器拟合的最小二乘

7、法原理以及制约压阻式传感器最重要的一个问题—温度漂移。详细分析了外部干扰和内部噪声对压阻式传感器系统的影响以及解决方案。提出了低噪声信号处理的方法斩波方法技术和模数转换技术。随后，本文从实际出发，详细设计了基于嵌入式的高精度力学传感器的硬件电路。电源设计是硬件电路的基础，不仅为各个模块提供能量，同时影响着整个电路的性能。通过逐级转换，为电路各个模块提供不同的电压。微处理器单元是整个模块的核心处理单元，介绍了基于STM32的微处理器的外围电路的搭建。硬件电路采用RS232通信接口和RS485通信接口。在满足单个传感器可以通过

8、RS232直接和上位机相连的情况下，RS485还支持总线连接。这样极大的拓宽了传感器的应用范围。前端模式信号处理是整个压阻式传感器中信号采集的核心部分。采用24位的AD7192芯片与前端桥式电路进行差分连接，减小采用外部运放而有可能的引入的误差。另外，基于硬件电路，本文还详细介绍了基于STM32的嵌入式