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摘要:开发研制了一种的新型数字压力表，该数字压力表测量原理不是沿用传统的压力—模拟电压—A/D转换测量模式，而是基于自激多谐振荡器工作原理，将压力测量转化为频率计数，调理电路简单，抗干扰性能优异，计量准确，标定方便，不需放大器和A/D转换器就可以实现数字显示。
关键词:压力传感器; 壓力表; 测量电路
压力测量广泛应用于汽车、化工、农业、生物医疗和计算机等领域。压力测量属于非电量测量，通常使用压力传感器。一般的数字压力表的构成包括压力传感器、信号调理电路、A/D转换器等环节，将模拟量压力转换成数字量，构造复杂，标定困难。本文给出新型数字压力表的研制方案，设计原理不是沿用常规的思路，而是巧妙地利用多谐振荡器工作原理，将传感器接入振荡电路，不需放大电路，不需A/D转换，就可直接以数码显示，抗干扰性能好，调试简单，精度高，可广泛应用于内燃机、汽车工业中的压力检测。
1测量原理
原理结构如图1所示。当流体进入膜盒后，由于压力p作用，膜盒发生位移带动连杆、曲柄和电位计的动触头移动，电位计的动触头X与固定端A之间的电阻Rx正比于压力为p。
将电位计式压力传感器的动触头和定触头接入如图2所示的自激振荡电路中，作为一个自激多谐振荡器，振荡电路的振荡周期包括电容C1的充电时间T1和C1的放电时间T2；如果选取R1=R2=R，则：
由式（1）可知，当电路参数已知时，振荡器的输出频率（周期）与可变电阻Rx有关，通过该多谐振荡器电路，可以把与压力成正比的电阻Rx的测量转换为对振荡器频率的测量。
2测量电路设计
测量电路组成如图3所示。除了用于将电阻转换为频率的自激多谐振荡器以外，测量电路还包括、调频电路、二分频电路、控制门电路、可逆计数器以及可逆计数器清零电路。各部分电路的作用如下：
调频电路是一个输出频率连续可调的振 荡器，其作用是调整f0的大小。通过调整可调电位器R就可以改变调频电路的输出频率f0，经二分频电路分频后频率变为f0/2。
控制门电路选用四2输入与非门，芯片中包括3个与非门，其输入端分别接自激多谐振荡器、调频电路和二分频电路的输出端；输出信号用来控制可逆计数器的加时钟脉冲计数输入端CPU进行加法计数，或者使减时钟脉冲计数输入端CPD进行减法计数。
可逆计数器用于频率计数，当控制门将CPD置1，并使CPU开通时，可逆计数器进入加法计数；当CPD打开时，进入减法计数；清零电路用于上电后对可逆计数器进行自动或手动清零，为频率计数做好准备。
在T1时间内，C1充电，自激多谐振荡器输出高电平，控制门开启CPU，同时将CPD置1（CPD置1是加法计数的必要条件，同时起到关断减法计数端口的目的），使二分频电路输出的f0/2进入可逆计数器的加时钟脉冲计数输入CPU端，开始加法计数，计数值为
在T2时间内，C1放电，自激多谐振荡器输出低电平信号给控制门电路，控制门开启CPD，使调频电路的输出信号f0进入可逆计数器的减时钟脉冲计数输入端CPD端，进行减法计数，计数值为
由于C1和f0均为常数，可逆计数器计数值正比于电阻Rx的大小。而Rx与被测压力p也成正比关系，因此，只要适当调整调频电路的输出频率f0，总可以使计数值A与被测压力值保持一致。
仪表的标定采用标准压力计，当压力传感器上加上一个已知的压力时，缓慢调整调频电路中的可调电位器R，使显示器的示值为已知标准压力值，仪器的标定就完成了。
3 结论
1）采用了全新的设计思路
设计了一种新型的数字压力表，所用的传感检测原理不是沿用传统的压力转换成模拟电压，经过信号调理放大，A/D转换变成数字量，数字显示这样一个思路，该数字压力表的设计采用了一种全新的设计思路，压力测量原理基于自激多谐振荡器的工作原理，将检测压力的电位计式压力传感器接入多谐振荡器电路输入端，把电阻的测量直接转换为频率的测量，由于电位计输出电阻正比于压力，通过频率计数就可得到被测压力值。
2）简化了信号调理电路
由于该测量电路特点是将电阻测量转化为频率测量，不但计量精确，测试电路也非常简单，不需要放大电路，不需A/D转换器就可实现数字化转换；整个测量电路用集成电路模块搭建，电路环节简单，可靠性高，抗干扰性能好。
3）独特的调频电路设计
本数字压力表独特的调频电路设计有以下优点：只需调节一个参数——输出频率f0就能够完成系统的标定，调试简单，标定方便，一次标定后，就可投入使用，数码管直接显示实际压力的大小；调节电阻R采用多圈电位器，调节范围宽，压力测量量程也宽。
该数字压力表测量电路结构简单、采用集成电路模块搭建，测量准确，造价低廉
适用范围广，有很大的实用价值和推广价值
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词:压力传感器; 壓力表; 测量电路
压力测量广泛应用于汽车、化工、农业、生物医疗和计算机等领域。压力测量属于非电量测量，通常使用压力传感器。一般的数字压力表的构成包括压力传感器、信号调理电路、A/D转换器等环节，将模拟量压力转换成数字量，构造复杂，标定困难。本文给出新型数字压力表的研制方案，设计原理不是沿用常规的思路，而是巧妙地利用多谐振荡器工作原理，将传感器接入振荡电路，不需放大电路，不需A/D转换，就可直接以数码显示，抗干扰性能好，调试简单，精度高，可广泛应用于内燃机、汽车工业中的压力检测。
1测量原理
原理结构如图1所示。当流体进入膜盒后，由于压力p作用，膜盒发生位移带动连杆、曲柄和电位计的动触头移动，电位计的动触头X与固定端A之间的电阻Rx正比于压力为p。
将电位计式压力传感器的动触头和定触头接入如图2所示的自激振荡电路中，作为一个自激多谐振荡器，振荡电路的振荡周期包括电容C1的充电时间T1和C1的放电时间T2；如果选取R1=R2=R，则：
由式（1）可知，当电路参数已知时，振荡器的输出频率（周期）与可变电阻Rx有关，通过该多谐振荡器电路，可以把与压力成正比的电阻Rx的测量转换为对振荡器频率的测量。
2测量电路设计
测量电路组成如图3所示。除了用于将电阻转换为频率的自激多谐振荡器以外，测量电路还包括、调频电路、二分频电路、控制门电路、可逆计数器以及可逆计数器清零电路。各部分电路的作用如下：
调频电路是一个输出频率连续可调的振 荡器，其作用是调整f0的大小。通过调整可调电位器R就可以改变调频电路的输出频率f0，经二分频电路分频后频率变为f0/2。
控制门电路选用四2输入与非门，芯片中包括3个与非门，其输入端分别接自激多谐振荡器、调频电路和二分频电路的输出端；输出信号用来控制可逆计数器的加时钟脉冲计数输入端CPU进行加法计数，或者使减时钟脉冲计数输入端CPD进行减法计数。
可逆计数器用于频率计数，当控制门将CPD置1，并使CPU开通时，可逆计数器进入加法计数；当CPD打开时，进入减法计数；清零电路用于上电后对可逆计数器进行自动或手动清零，为频率计数做好准备。
在T1时间内，C1充电，自激多谐振荡器输出高电平，控制门开启CPU，同时将CPD置1（CPD置1是加法计数的必要条件，同时起到关断减法计数端口的目的），使二分频电路输出的f0/2进入可逆计数器的加时钟脉冲计数输入CPU端，开始加法计数，计数值为
在T2时间内，C1放电，自激多谐振荡器输出低电平信号给控制门电路，控制门开启CPD，使调频电路的输出信号f0进入可逆计数器的减时钟脉冲计数输入端CPD端，进行减法计数，计数值为
由于C1和f0均为常数，可逆计数器计数值正比于电阻Rx的大小。而Rx与被测压力p也成正比关系，因此，只要适当调整调频电路的输出频率f0，总可以使计数值A与被测压力值保持一致。
仪表的标定采用标准压力计，当压力传感器上加上一个已知的压力时，缓慢调整调频电路中的可调电位器R，使显示器的示值为已知标准压力值，仪器的标定就完成了。
3 结论
1）采用了全新的设计思路
设计了一种新型的数字压力表，所用的传感检测原理不是沿用传统的压力转换成模拟电压，经过信号调理放大，A/D转换变成数字量，数字显示这样一个思路，该数字压力表的设计采用了一种全新的设计思路，压力测量原理基于自激多谐振荡器的工作原理，将检测压力的电位计式压力传感器接入多谐振荡器电路输入端，把电阻的测量直接转换为频率的测量，由于电位计输出电阻正比于压力，通过频率计数就可得到被测压力值。
2）简化了信号调理电路
由于该测量电路特点是将电阻测量转化为频率测量，不但计量精确，测试电路也非常简单，不需要放大电路，不需A/D转换器就可实现数字化转换；整个测量电路用集成电路模块搭建，电路环节简单，可靠性高，抗干扰性能好。
3）独特的调频电路设计
本数字压力表独特的调频电路设计有以下优点：只需调节一个参数——输出频率f0就能够完成系统的标定，调试简单，标定方便，一次标定后，就可投入使用，数码管直接显示实际压力的大小；调节电阻R采用多圈电位器，调节范围宽，压力测量量程也宽。
该数字压力表测量电路结构简单、采用集成电路模块搭建，测量准确，造价低廉
适用范围广，有很大的实用价值和推广价值
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。