压力传感器动态特性研究

毕业论文

压力传感器动态特性研究

学生姓名：学号：

仪器与电子学院

学

专业：

指导教师：

2015年 6月

压力传感器动态特性研究

摘要

当代传感器技术发展迅速，无论对于人类的日常生活和工业生产，传感器都是一项不可或缺的技术。其中，压力传感器是应用最为广泛的一类传感器，在工业、农业、化工以及航空航海等各个领域都能施展拳脚。压力传感器的功能是准确检测到待测压力的压力值和压力变化，在实际使用过程中，压力传感器需要在一些高压环境下工作，要求其具有良好的动态特性，因此研究传感器的动态特性十分的重要。

本文主要针对数学模型在处理实验数据中的重要地位，并结合利用激波管对压力传感器进行动态校准实验，介绍如何利用系统辨识法中的最小二乘参数估计来建立动态数学模型的方法。并利用Matlab/Simulink模块进行软件建模仿真，由仿真结果确定其数学模型的可信度,并利用软件分析压力传感器的动态特性。

关键词：传感器，动态特性，系统辨识，最小二乘法

Dynamic characteristics of the pressure sensor

Abstract

Modern sensor technology is developing rapidly, both for human daily life and industrial production, the sensor is an indispensable technology. Wherein the pressure sensor is the most widely used class of sensors in various fields of industry, agriculture, chemical and aviation navigation and so can their fists. Function of the pressure sensor is to be measured accurately detect a pressure value and pressure changes, in actual use, the pressure sensor needs to work in some high-pressure environment, is required to have excellent dynamic characteristics, the study of the dynamic characteristics of the sensor is important.

In this paper, a mathematical model for the processing of experimental data in an important position, combined with the use of shock tube for dynamic pressure sensor calibration experiment on how to use the system parameter identification method of least squares method to build a dynamic mathematical model estimates. And the use of Matlab / Simulink software simulation modules, determine its credibility mathematical model simulation results, and the use of software to analyze the dynamic characteristics of the pressure sensor.

Keywords: sensors, dynamic characteristics, system identification, least square method

目录

1 绪论 (1)

1.1 研究背景 (1)

1.2 国内外研究现状 (2)

1.3 辨识建模研究现状 (3)

1.4 本文研究重点 (3)

2 压力传感器分类及基本原理 (4)

2.1 概述 (4)

2.2 压电式压力传感器原理及应用 (4)

2.3 压阻式压力传感器原理及应用 (4)

2.4 电容式压力传感器原理及应用 (5)

3 压力传感器动态特性测试系统 (6)

3.1 动态校准装置 (6)

3.1.1 稳态压力源装置 (6)

3.1.2 非稳态压力源装置 (6)

3.1.3 激波管结构 (7)

3.1.4 激波管工作原理 (7)

3.2 动态校准过程 (7)

3.2.1 激波管动态校准实验 (7)

3.2.2 激波管阶跃压力波的性质 (9)

3.3 数据预处理 (10)

4 压力传感器动态建模方法及软件模拟 (12)

4.1 概述 (12)

4.2 系统辨识的定义 (12)

4.3 系统辨识法 (13)

4.3 最小二乘的引出 (14)

4.4 参数最小二乘估计 (14)

4.5 基于残差平方和的模型阶次估计准则 (17)

5 压阻式压力传感器动态特性仿真与验证 (18)

5.1 MATLAB和SIMULINK (18)

5.2 压力传感器动态特性仿真 (19)

6 压力传感器动态特性分析 (24)

6.1 压力传感器的性能指标 (24)

6.1.1 传感器静态性能指标 (24)

6.1.2 传感器动态性能指标 (24)

6.2 不同压力传感器特性比较 (29)

7 总结与展望 (31)

7.1 本文总结 (31)

7.2 工作展望 (31)

附录 (32)

参考文献 (34)

致谢 (36)