具有温度自补偿功能的高分辨力倾角传感器的设计.pdfVIP

2012年 第3l卷 第 l期 传感器与微系统 (TransducerandMicrosystemTechnologies) 107 具有温度 自补偿功能的高分辨力倾角传感器的设计 周庆飞 ，徐明龙 (西安交通大学 航天航空学院 强度与振动教育部重点实验室，陕西 西安 710049) 摘 要：基于微加速度倾角测量原理，研制了一种高分辨力数字式倾角传感器。针对温度漂移现象，采用 MSP430微处理器和DS18B20温度传感器进行了温度补偿智能化设计。针对嵌入式单片机编写了实时 IIR数字滤波算法 ，有效抑制高频振动噪声干扰。通过分段线性化标定的方法 ，对传感器进行零位设置和 倾角标定。实测结果表明：传感器倾角测量精度可达0．001。。 关键词：微加速度；MSP430；温度补偿 ；IIR数字滤波；分段线性化 中图分类号：TP212 文献标识码：A 文章编号：1000-9787(2012)01-0107-04 Design ofinclination sensorwithhigh-resolution andtemperatureself-compensation ZHOUQing-fei，XUMing—long (MOEKeyLaboratoryforStrengthandVibration，SchoolofAerospace，Xi’anJiaotong UniversityXi’an710049，China) Abstract：Basedonthemeasuringprincipleofinclinationbymicroacceleration，aninclinationsensorwithhigh— resolutionandtemperaturecompensationisdeveloped．Intelligentdesignfortemperaturecompensatingispresented basedonMSP430MCU andDS18B20thermometer．aimedatthetemperaturedriftphenomenonofsensor．TheIIR digitalfiltering algorithm in embedded microprocessor isprogrammed to eliminateinterferencefrom vibration noiseseffectively．Theoutputofinclinationsensoriscalibratedwithmethodofpiecewiselinearization．Theresult showsthattheprecisionofinclinationsensorisupto0．0010． Keywords：microacceleration；MSP430；temperaturecompensation；IIR digitalfiltering；piecewise—linear 0 引 言 1 传感器硬件设计 在航天航空 、军事火控、地质测绘、桥梁检测 、机械建筑 倾角传感器的硬件结构框图如图1所示 ，主要包括加 等领域中，为了达到状态监测和姿态控制的目的，要求倾角 速度计SCA103T，A／D采样ADS1259，微处理器MSP430，温 传感器能精确测量某平面相对水平面的倾斜角度。由于倾 度测量 DS18B20，RS-232接 口以及RC电路、电压跟随器和 角传感器长期工作在露天等环境恶劣的场合，操作动作频 稳压电源模块等。 繁 ，因此，在可靠性、稳定性、使用寿命以及功耗等方面要求