[发明专利]携式智能微气压测试仪

摘要

一种便携式自适应微气压测试仪。仪器的三维尺寸为24cm×20cm×10cm，前面板包含液晶显示器、4×4输入键盘，利于人机交互，后面板包含RS232串口、XS12J工业插座、电源接口，用于供电与通信。测试仪采用微热板式微气压传感器，可测量1-105范围内的微小气压。测试仪集成了恒温、恒电压、恒电流、恒功率四种测试电路，在微处理器的控制下，可以根据测量对象与环境自动选择测试电路，从而获得更高的精度和分辨率。此外，仪器还具有波形显示、数字显示、数据存储、串口通信等功能，具有友好的人机界面。

主权项

一种便携式智能微气压测试仪，其特征在于包括传感器部分、信号处理部分、中央控制部分和人机接口，具体如下：(1)传感器部分：采用半导体工艺制成的微热板式气压传感器，其结构是悬浮于基底并且内含加热电阻的微型结构；微热板式气压传感器由加热电阻和补偿电阻构成；位于微热板中心矩形区域的电阻Rs既作为加热电阻给微热板加热，又作为温敏元件检测微热板的温度；补偿电阻Rd制作在硅衬底上，与环境温度保持一致；(2)信号处理部分：主要由多路选择器、四种测试电路和AD转换器构成，四种测试电路是恒温测试电路、恒电压测试电路、恒电流测试电路和恒功率测试电路；传感器输出信号经多路选择器输入到不同的测试电路，再由AD转换器转换成数字信号；a.恒温测试电路主要由比较器和反馈电阻组成，测试时电路自动调节使比较器两端电压相等；b.恒电压测试电路主要由测试电桥和运算放大器组成；将传感器加热电阻Rs作为一个桥臂，温度补偿电阻Rd作为另一桥臂，电压信号经放大器输出；传感器测试时，在低气压端调平电桥；当气压上升时，电桥失去平衡，放大器输出即为传感器响应信号；c.恒电流测试电路主要由电压跟随器和运算放大器构成；电压跟随器用于消除放大电路对恒定电流的影响，运算放大器用于放大输出测试信号；恒流模式是使传感器加热电阻通过一恒定电流，将加热电阻两端的电压作为传感器响应信号。d.恒功率测试电路主要由运算放大器构成；恒功率模式是保持加热电阻所消耗的加热功率不变，加热电阻两端电压为传感器响应信号；当气压增加时，气体传导消耗热量增加，加热电阻减小，导致传感器响应信号减小，从而进行气压测量；(3)中央控制部分：微处理器选用具有直接存储器访问(DMA)功能、主频30MHZ以上、支持操作系统的微处理器；(4)人机接口，包括输入部件和显示器两部分，输入部分选用键盘或其他数据输入模式，显示器选用LCD液晶显示器。