CN114295280A - 一种压力信号扫描测量*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压力信号扫描测量***，涉及信号测量技术领域，包括：2.5V稳压器、第一至第N多路压力信号采集子***、压力信号放大模块、低压差线性稳压模块、处理器和RS‑422通信协议转换与隔离模块；N为正整数。本发明可同时实现多路压力信号的测量，并共用放大器，减小了***整体的体积和重量，具有测点多，体积小的特点；采用RS422实现数据的接收和发送，可以实现压力信号的实时测量，同时，还具备在线升级维护功能，维护性好。
Description
技术领域
本发明涉及信号测量技术领域，具体涉及一种压力信号扫描测量***。
背景技术
随着航空航天技术的不断发展，各类航空航天活动蓬勃发展，对传感器及测量***的性能提出了更高的要求。传感器作为测量***的最前端，是实现自动检测和自动控制的先决条件，其性能直接决定了测量***的准确性。尤其在航空航天领域中，飞行器状态的监控、飞行试验的数据记录都依靠传感器及相应的测量***。
压力测量是飞行器飞行过程中重要的关注点，多压力点测量能够更加真实的反映飞行器的受力情况，改善测量性能，提高测量精度。目前，常见的多测点测量***为多路模数转换器结构。多路模数转换器结构的测量***由多个模数转换器并行组成，每一路传感器有各自的A/D转换电路和I/O接口，虽然能够在同一时刻以不同的采样率对多路传感器信号进行数据采集，使得各路信号之间保持同步，但使用多个A/D转换电路，大大增加了***的生产成本、重点和体积，其体积和重量都的增加会给飞行器带来负担。因此多测点，小体积的实时压力测量***是当前航空航天领域的重要需求。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种压力信号扫描测量***解决了如何实现压力测量***兼顾测点多、体积小和数据更新速度快的问题。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
一种压力信号扫描测量***，包括：2.5V稳压器、第一至第N多路压力信号采集子***、压力信号放大模块、低压差线性稳压模块、处理器和RS-422通信协议转换与隔离模块；N为正整数；
所述2.5V稳压器用于提供2.5V基准电压，其输出端分别与第一至第N多路压力信号采集子***的基准电压输入端连接；
所述第一至第N多路压力信号采集子***均用于多路采集压力电信号，并进行选择输出；第一至第N多路压力信号采集子***的输出端均与压力信号放大模块的输入端连接；
所述压力信号放大模块用于放大压力电信号，其输出端与处理器的输入端连接；
所述低压差线性稳压模块用于对处理器供电，其输出端与处理器的供电端连接；
所述处理器用于对压力电信号进行模数转换、滤波和计算，得到压力数值，其UART串行通信接口与RS-422通信协议转换与隔离模块的UART串行通信接口连接；
所述RS-422通信协议转换与隔离模块用于将处理器的UART串行通信协议数据隔离转换为RS-422协议数据，并通过RS-422接口接入RS-422总线。
本发明的有益效果为：
1）本发明可同时实现多路压力信号的测量，并共用放大器，减小了***整体的体积和重量，具有测点多，体积小的特点。
2）本发明采用RS422实现数据的接收和发送，可以实现压力信号的实时测量，同时，还具备在线升级维护功能，维护性好。
进一步地，所述第一至第N多路压力信号采集子***的结构相同，均包括：第一至第M 1mA恒流源模块、第一至第M压力传感器芯体和模拟开关模块；M为正整数；
所述第一至第M 1mA恒流源模块均用于将2.5V基准电压转换为恒定电流，为压力传感器芯体供电；第一至M 1mA恒流源模块的2.5V接口均作为第一至第N多路压力信号采集子***的基准电压输入端，与2.5V稳压器的输出端连接；第i 1mA恒流源模块的输出端与第i压力传感器芯体的供电端连接，i为闭区间[1,M]内的正整数；
所述第一至第M压力传感器芯体均用于测量压力，得到压力电信号；第一至第M压力传感器芯体的输出端均与模拟开关模块的输入端连接；
所述模拟开关模块用于在处理器的控制下对M路压力电信号进行选择输出，其输出端与压力信号放大模块的输入端连接，其控制端与处理器通信连接；
所述处理器还用于控制模拟开关模块，对第一至第M压力传感器芯体测量的压力电信号进行分时选择。
上述进一步方案的有益效果为：该设计使本发明具有M
N路压力信号测量的功能，并通过模拟开关模块实现多路压力信号的扫描测量，共用压力信号放大模块，减小了***整体的体积和重量，具有测点多，体积小的特点。
进一步地，所述第一至第M 1mA恒流源模块的结构相同，均包括：电阻R1、电阻R2和运算放大器U1；
所述电阻R1的一端作为第一至第M 1mA恒流源模块的2.5V接口，其另一端与运算放大器U1的同相输入端连接；
所述运算放大器U1的公共端接地；其供电端作为第一至第M 1mA恒流源模块的5V电源输入端；其输出端作为第一至第M 1mA恒流源模块的第一输出端Vo+；其反相输入端与电阻R2的一端连接，并作为第一至第M 1mA恒流源模块的第二输出端Vo-；
所述电阻R2的另一端接地；
所述第i 1mA恒流源模块的第一输出端Vo+与第i压力传感器芯体的第一供电端连接，其第二输出端Vo-与第i压力传感器芯体的第二供电端连接。
上述进一步方案的有益效果为：压力传感器芯体需要稳定的恒电流供电，该设计通过运算放大器U1构建电压电流转换电路，根据2.5V基准电压实现恒定电流，为压力传感器芯体供电。
进一步地，所述第一至第M压力传感器芯体均为硅压阻压力传感器芯体。
上述进一步方案的有益效果为：硅压阻压力传感器芯体具有高灵敏度、高精度的特点，在本发明的1mA恒流源模块稳定供电的情况下，可实现精确压力测量。
进一步地，所述压力信号放大模块包括：电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电阻R3和运算放大器U2；
所述电容C1的一端分别与电容C3的一端和运算放大器U2的反相输入端-IN连接，并作为压力信号放大模块的反相输入端Vin-；
所述电容C1的另一端分别与电容C2的一端和运算放大器U2的同相输入端+IN连接，并作为压力信号放大模块的同相输入端Vin+；
所述电容C2的另一端接地；
所述电容C3的另一端接地；
所述运算放大器U2的第一增益控制端RG1与电阻R3的一端连接；其第二增益控制端RG2与电阻R3的另一端连接；其正电源供电端+Vs与电容C4的一端连接，并作为压力信号放大模块的5V电源输入端；其负电源供电端-Vs与电容C5的一端连接，并作为压力信号放大模块的-5V电源输入端；其输出端OUT分别与电容C6的一端和电容C7的一端连接，并作为压力信号放大模块的输出端Vout；
所述电容C4的另一端接地；
所述电容C5的另一端接地；
所述电容C6的另一端接地；
所述电容C7的另一端接地。
进一步地，所述运算放大器U2为GF620型仪表放大器。
上述进一步方案的有益效果为：区别于现有常规的放大电路，本发明使用GF620型仪表放大器作为运算放大器U2，并基于此构建压力信号放大模块，增益可配，信号精度高；
电容C1实现两输入端共模噪声的抑制；电容C2和电容C3分别对两输入端信号滤波；电容C4和电容C5分别对正负5V电源进行纹波抑制；电容C6和电容C7在配置不同容值的情况下，可实现输出信号的不同对应频率杂波的抑制；
基于GF620型仪表放大器，压力信号放大模块的增益为49.4K除以电阻R3的阻值。
进一步地，所述RS-422通信协议转换与隔离模块包括：电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电源隔离芯片U3、RS-422协议转换芯片U4、光耦U5和光耦U6；
所述电容C8的一端分别与电容C9的一端和电源隔离芯片U3的输入电源正极端VIN+连接，并作为RS-422通信协议转换与隔离模块的5V电源输入端；
所述电容C8的另一端接地；
所述电容C9的另一端接地；
所述电源隔离芯片U3的输入电源负极端VIN-接地；其电源正极输出端VO+作为RS-422通信协议转换与隔离模块的隔离电源3.3V_G端，分别与电容C10的一端、电容C11的一端、电阻R4的一端、RS-422协议转换芯片U4的供电端VCC、电容C12的一端、电阻R9的一端、光耦U6的供电端、电阻R12的一端和电容C14的一端连接；其电源负极输出端VO-作为RS-422通信协议转换与隔离模块的数字隔离地端DGND_G，分别与电容C10的另一端、电容C11的另一端、电阻R5的一端、RS-422协议转换芯片U4的公共端GND、电容C12的另一端、光耦U6的公共端和电容C14的另一端连接；
所述电阻R4的另一端分别与电阻R6的一端和RS-422协议转换芯片U4的RS-422接口B端连接，并作为RS-422通信协议转换与隔离模块的RS-422接口B端；
所述电阻R5的另一端分别与电阻R6的另一端和RS-422协议转换芯片U4的RS-422接口A端连接，并作为RS-422通信协议转换与隔离模块的RS-422接口A端；
所述电阻R7的一端作为RS-422通信协议转换与隔离模块的RS-422接口Z端，其另一端与RS-422协议转换芯片U4的RS-422接口Z端连接；
所述电阻R8的一端作为RS-422通信协议转换与隔离模块的RS-422接口Y端，其另一端与RS-422协议转换芯片U4的RS-422接口Y端连接；
所述RS-422协议转换芯片U4的UART串行通信数据接收转发端RO与光耦U5的输入级阴极连接，其UART串行通信数据发送获取端DI分别与光耦U6的输出端和电阻R12的另一端连接；
所述电阻R9的另一端与光耦U5的输入级阳极连接；
所述光耦U5的公共端接数字地DGND；其输出端与电阻R10的一端连接，并作为RS-422通信协议转换与隔离模块的UART串行通信接口RXD端；其供电端分别与电阻R10的另一端、电容C13的一端和电阻R11的一端连接，并作为RS-422通信协议转换与隔离模块的3.3V电源输入端；
所述电容C13的另一端接数字地DGND；
所述电阻R11的另一端与光耦U6的输入级阳极连接；
所述光耦U6的输入级阴极作为RS-422通信协议转换与隔离模块的UART串行通信接口TXD端。
上述进一步方案的有益效果为：现有处理器通常以UART协议作为串行数据通信协议，且易受通信接口的外设干扰。本发明设计了RS-422通信协议转换与隔离模块，不仅通过RS-422协议转换芯片U4对处理器的UART通信协议接口进行了协议转换，实现本发明的压力信号扫描测量***具有RS422总线数据收发能力，奠定了***在线升级和维护的功能基础，还通过两个光耦的设计隔离了RS422总线芯片设备，保障了处理器的工作安全，且针对通信所需的电源亦通过电源隔离芯片U3进行隔离保护。
进一步地，所述处理器为内置片上模数转换单元的DSP数字信号处理器。
进一步地，所述处理器对压力电信号进行模数转换、滤波和计算，得到压力数值的方法包括以下步骤：
S1、通过片上模数转换单元对压力电信号进行模数转换，得到压力数字信号；
S2、对压力数字信号进行滤波；
S3、根据滤波后的压力数字信号，计算得到压力数值。
进一步地，所述步骤S2包括以下分步骤：
S21、对压力数字信号进行平滑滤波；
S22、通过下式对平滑滤波后的压力数字信号进行
滤波：
其中，
为
滤波后的压力数字信号，
为
滤波前的压力数字信号，
为处理器的机器周期数，
为
滤波系数。
上述进一步方案的有益效果为：选用内置片上模数转换单元的DSP数字信号处理器作为压力信号扫描测量***的处理器，使***的体积和重量得到进一步的节省。而模数转换后的数据进行滤波，使本发明抗干扰、抗噪声能力进一步增强。
进一步地，所述步骤S3通过下式，根据滤波后的压力数字信号，计算得到压力数值：
P=K1*1+K2×VPT1+K3×VPT12+K4×VPT13+K5×VPT14+K6×VP+K7×VPT1×VP+K8×VPT12×VP+K9×VPT13×VP+K10×VPT14×VP+K11×VP2+K12×VPT1×VP2+K13×VPT12×VP2+K14×VPT13×VP2+K15×VPT14×VP2+K16×VP3+K17×VPT1×VP3+K18×VPT12×VP3
其中，P为压力数值，K1至K18为第一至第十八特征系数，VP为滤波后的压力数字信号，VPT1为补偿电压。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种压力信号扫描测量***的结构图；
图2为1mA恒流源模块的电路图；
图3为压力信号放大模块的电路图；
图4为RS-422通信协议转换与隔离模块的电路图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
实施例1：
一种压力信号扫描测量***，如图1所示，包括：2.5V稳压器、第一至第N多路压力信号采集子***、压力信号放大模块、低压差线性稳压模块、处理器和RS-422通信协议转换与隔离模块；N为正整数。
2.5V稳压器用于提供2.5V基准电压，其输出端分别与第一至第N多路压力信号采集子***的基准电压输入端连接。
第一至第N多路压力信号采集子***均用于多路采集压力电信号，并进行选择输出；第一至第N多路压力信号采集子***的输出端均与压力信号放大模块的输入端连接。
压力信号放大模块用于放大压力电信号，其输出端与处理器的输入端连接。
低压差线性稳压模块用于对处理器供电，其输出端与处理器的供电端连接。
处理器用于对压力电信号进行模数转换、滤波和计算，得到压力数值，其UART串行通信接口与RS-422通信协议转换与隔离模块的UART串行通信接口连接。
RS-422通信协议转换与隔离模块用于将处理器的UART串行通信协议数据隔离转换为RS-422协议数据，并通过RS-422接口接入RS-422总线。
实施例2：
在上述实施例1的基础上，第一至第N多路压力信号采集子***的结构相同，均包括：第一至第M 1mA恒流源模块、第一至第M压力传感器芯体和模拟开关模块；M为正整数。
第一至第M 1mA恒流源模块均用于将2.5V基准电压转换为恒定电流，为压力传感器芯体供电；第一至M 1mA恒流源模块的2.5V接口均作为第一至第N多路压力信号采集子***的基准电压输入端，与2.5V稳压器的输出端连接；第i 1mA恒流源模块的输出端与第i压力传感器芯体的供电端连接，i为闭区间[1,M]内的正整数。
第一至第M压力传感器芯体均用于测量压力，得到压力电信号；第一至第M压力传感器芯体的输出端均与模拟开关模块的输入端连接。
模拟开关模块用于在处理器的控制下对M路压力电信号进行选择输出，其输出端与压力信号放大模块的输入端连接，其控制端与处理器通信连接。
处理器还用于控制模拟开关模块，对第一至第M压力传感器芯体测量的压力电信号进行分时选择。
本实施例的设计使本发明具有M
N路压力信号测量的功能，并通过模拟开关模块实现多路压力信号的扫描测量，共用压力信号放大模块，减小了***整体的体积和重量，具有测点多，体积小的特点。
本实施例N为3，M为4，共能实现12路压力信号的测量。
本实施例的模拟开关模块，选用现有的4选1开关芯片，其真值表如下：
实施例3：
在上述实施例2的基础上，如图2所示，第一至第M 1mA恒流源模块的结构相同，均包括：电阻R1、电阻R2和运算放大器U1。
电阻R1的一端作为第一至第M 1mA恒流源模块的2.5V接口，其另一端与运算放大器U1的同相输入端连接；
运算放大器U1的公共端接地；其供电端作为第一至第M 1mA恒流源模块的5V电源输入端；其输出端作为第一至第M 1mA恒流源模块的第一输出端Vo+；其反相输入端与电阻R2的一端连接，并作为第一至第M 1mA恒流源模块的第二输出端Vo-；
电阻R2的另一端接地；
第i 1mA恒流源模块的第一输出端Vo+与第i压力传感器芯体的第一供电端连接，其第二输出端Vo-与第i压力传感器芯体的第二供电端连接。
压力传感器芯体需要稳定的恒电流供电，该设计通过运算放大器U1构建电压电流转换电路，根据2.5V基准电压实现恒定电流，为压力传感器芯体供电。
本实施例选用现有的高精度2.5V精密稳压器作为本发明的2.5V稳压器，利用其内置带隙基准电路，实现温漂低、纹波低的2.5V基准电压，在此基础上，得到了1mA的恒定电流，为压力传感器芯体构建稳定的供电。
实施例4：
在上述实施例3的基础上，第一至第M压力传感器芯体均为硅压阻压力传感器芯体。
本实施例选用TMS9013M-162AP-V1型硅压阻压力传感器芯体作为压力敏感元件，具有高灵敏度、高精度的特点，在本发明的1mA恒流源模块稳定供电的情况下，可实现精确压力测量。
实施例5：
在上述实施例2的基础上，如图3所示，压力信号放大模块包括：电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电阻R3和运算放大器U2。
电容C1的一端分别与电容C3的一端和运算放大器U2的反相输入端-IN连接，并作为压力信号放大模块的反相输入端Vin-；
电容C1的另一端分别与电容C2的一端和运算放大器U2的同相输入端+IN连接，并作为压力信号放大模块的同相输入端Vin+；
电容C2的另一端接地；
电容C3的另一端接地；
运算放大器U2的第一增益控制端RG1与电阻R3的一端连接；其第二增益控制端RG2与电阻R3的另一端连接；其正电源供电端+Vs与电容C4的一端连接，并作为压力信号放大模块的5V电源输入端；其负电源供电端-Vs与电容C5的一端连接，并作为压力信号放大模块的-5V电源输入端；其输出端OUT分别与电容C6的一端和电容C7的一端连接，并作为压力信号放大模块的输出端Vout；
电容C4的另一端接地；
电容C5的另一端接地；
电容C6的另一端接地；
电容C7的另一端接地。
实施例6：
在上述实施例5的基础上，运算放大器U2为GF620型仪表放大器。
区别于现有常规的放大电路，本发明使用GF620型仪表放大器作为运算放大器U2，并基于此构建压力信号放大模块，增益可配，信号精度高；
电容C1实现两输入端共模噪声的抑制；电容C2和电容C3分别对两输入端信号滤波；电容C4和电容C5分别对正负5V电源进行纹波抑制；电容C6和电容C7在配置不同容值的情况下，可实现输出信号的不同对应频率杂波的抑制；
基于GF620型仪表放大器，压力信号放大模块的增益为49.4K除以电阻R3的阻值。
本实施例电阻R3的阻值为820欧姆，由此，压力信号放大模块的增益为61.24。
实施例7：
在上述实施例2的基础上，如图4所示，RS-422通信协议转换与隔离模块包括：电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电源隔离芯片U3、RS-422协议转换芯片U4、光耦U5和光耦U6。
电容C8的一端分别与电容C9的一端和电源隔离芯片U3的输入电源正极端VIN+连接，并作为RS-422通信协议转换与隔离模块的5V电源输入端；
电容C8的另一端接地；
电容C9的另一端接地；
电源隔离芯片U3的输入电源负极端VIN-接地；其电源正极输出端VO+作为RS-422通信协议转换与隔离模块的隔离电源3.3V_G端，分别与电容C10的一端、电容C11的一端、电阻R4的一端、RS-422协议转换芯片U4的供电端VCC、电容C12的一端、电阻R9的一端、光耦U6的供电端、电阻R12的一端和电容C14的一端连接；其电源负极输出端VO-作为RS-422通信协议转换与隔离模块的数字隔离地端DGND_G，分别与电容C10的另一端、电容C11的另一端、电阻R5的一端、RS-422协议转换芯片U4的公共端GND、电容C12的另一端、光耦U6的公共端和电容C14的另一端连接；
电阻R4的另一端分别与电阻R6的一端和RS-422协议转换芯片U4的RS-422接口B端连接，并作为RS-422通信协议转换与隔离模块的RS-422接口B端；
电阻R5的另一端分别与电阻R6的另一端和RS-422协议转换芯片U4的RS-422接口A端连接，并作为RS-422通信协议转换与隔离模块的RS-422接口A端；
电阻R7的一端作为RS-422通信协议转换与隔离模块的RS-422接口Z端，其另一端与RS-422协议转换芯片U4的RS-422接口Z端连接；
电阻R8的一端作为RS-422通信协议转换与隔离模块的RS-422接口Y端，其另一端与RS-422协议转换芯片U4的RS-422接口Y端连接；
RS-422协议转换芯片U4的UART串行通信数据接收转发端RO与光耦U5的输入级阴极连接，其UART串行通信数据发送获取端DI分别与光耦U6的输出端和电阻R12的另一端连接；
电阻R9的另一端与光耦U5的输入级阳极连接；
光耦U5的公共端接数字地DGND；其输出端与电阻R10的一端连接，并作为RS-422通信协议转换与隔离模块的UART串行通信接口RXD端；其供电端分别与电阻R10的另一端、电容C13的一端和电阻R11的一端连接，并作为RS-422通信协议转换与隔离模块的3.3V电源输入端；
电容C13的另一端接数字地DGND；
电阻R11的另一端与光耦U6的输入级阳极连接；
光耦U6的输入级阴极作为RS-422通信协议转换与隔离模块的UART串行通信接口TXD端。
现有处理器通常以UART协议作为串行数据通信协议，且易受通信接口的外设干扰。本发明设计了RS-422通信协议转换与隔离模块，不仅通过RS-422协议转换芯片U4对处理器的UART通信协议接口进行了协议转换，实现本发明的压力信号扫描测量***具有RS422总线数据收发能力，奠定了***在线升级和维护的功能基础，还通过两个光耦的设计隔离了RS422总线芯片设备，保障了处理器的工作安全，且针对通信所需的电源亦通过电源隔离芯片U3进行隔离保护。
本实施例中，电源隔离芯片U3采用现有的NSiP884x型DC/DC隔离芯片。
本实施例通过RS-422接口，将通过计算，转换的压力数字信号进行解算并传输至上位机。RS-422接口除完成通信数据的收发外，还可以实现软件的在线升级功能。RS-422信号的接收和发送均用光耦进行隔离，选用的光耦U5和光耦U6均为高速光耦，其最高传输速率为10Mb/s，RS-422信号的波特率为614.4kbps。
实施例8：
在上述实施例2的基础上，处理器为内置片上模数转换单元的DSP数字信号处理器。
实施例9：
在上述实施例8的基础上，处理器对压力电信号进行模数转换、滤波和计算，得到压力数值的方法包括以下步骤：
S1、通过片上模数转换单元对压力电信号进行模数转换，得到压力数字信号；
S2、对压力数字信号进行滤波；
S3、根据滤波后的压力数字信号，计算得到压力数值。
实施例10：
在上述实施例9的基础上，步骤S2包括以下分步骤：
S21、对压力数字信号进行平滑滤波。
在本实施例中，平滑滤波的方法为：每个程序周期采样20次以上（剔除前三次采集的数据），并取均值；如果存在与均值偏差大于等于0.01V的数据，去除该数据，再将剩余数据取均值。
S22、通过下式对平滑滤波后的压力数字信号进行
滤波：
其中，
为
滤波后的压力数字信号，
为
滤波前的压力数字信号，
为处理器的机器周期数，
为
滤波系数。
选用内置片上模数转换单元的DSP数字信号处理器作为压力信号扫描测量***的处理器，使***的体积和重量得到进一步的节省。而模数转换后的数据进行滤波，使本发明抗干扰、抗噪声能力进一步增强。
本实施例中，步骤S3压力数值计算公式如下：
P=K1*1+K2×VPT1+K3×VPT12+K4×VPT13+K5×VPT14+K6×VP+K7×VPT1×VP+K8×VPT12×VP+K9×VPT13×VP+K10×VPT14×VP+K11×VP2+K12×VPT1×VP2+K13×VPT12×VP2+K14×VPT13×VP2+K15×VPT14×VP2+K16×VP3+K17×VPT1×VP3+K18×VPT12×VP3
其中，P为压力数值；K1至K18为第一至第十八特征系数，特征系数的具体数值由采用的压力传感器芯体的物理特性决定；VP为滤波后的压力数字信号；VPT1为补偿电压，其值由压力信号扫描测量***所在工况中的温度漂移决定。
本实施例的处理器内核供电为+1.9V、I/O接口供电为+3.3V，为满足处理器供电需求，需要低压差线性稳压模块提供相应的电压，因此选用将+5V转换为+3.3V和+1.9V的现有LDO芯片作为低压差线性稳压模块电路方案的核心芯片，为保证电压输出稳定，在该芯片前后端并联电容。
综上，本发明具有如下的有益效果：
1）本发明可同时实现多路压力信号的测量，并共用放大器，减小了***整体的体积和重量，具有测点多，体积小的特点。
2）本发明采用RS422实现数据的接收和发送，可以实现压力信号的实时测量，同时，还具备在线升级维护功能，维护性好。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种压力信号扫描测量***，其特征在于，包括：2.5V稳压器、第一至第N多路压力信号采集子***、压力信号放大模块、低压差线性稳压模块、处理器和RS-422通信协议转换与隔离模块；N为正整数；
所述2.5V稳压器用于提供2.5V基准电压，其输出端分别与第一至第N多路压力信号采集子***的基准电压输入端连接；
所述第一至第N多路压力信号采集子***均用于多路采集压力电信号，并进行选择输出；第一至第N多路压力信号采集子***的输出端均与压力信号放大模块的输入端连接；
所述压力信号放大模块用于放大压力电信号，其输出端与处理器的输入端连接；
所述低压差线性稳压模块用于对处理器供电，其输出端与处理器的供电端连接；
所述处理器用于对压力电信号进行模数转换、滤波和计算，得到压力数值，其UART串行通信接口与RS-422通信协议转换与隔离模块的UART串行通信接口连接；
所述RS-422通信协议转换与隔离模块用于将处理器的UART串行通信协议数据隔离转换为RS-422协议数据，并通过RS-422接口接入RS-422总线。
2.根据权利要求1所述的压力信号扫描测量***，其特征在于，所述第一至第N多路压力信号采集子***的结构相同，均包括：第一至第M 1mA恒流源模块、第一至第M压力传感器芯体和模拟开关模块；M为正整数；
所述第一至第M 1mA恒流源模块均用于将2.5V基准电压转换为恒定电流，为压力传感器芯体供电；第一至M 1mA恒流源模块的2.5V接口均作为第一至第N多路压力信号采集子***的基准电压输入端，与2.5V稳压器的输出端连接；第i 1mA恒流源模块的输出端与第i压力传感器芯体的供电端连接，i为闭区间[1,M]内的正整数；
所述第一至第M压力传感器芯体均用于测量压力，得到压力电信号；第一至第M压力传感器芯体的输出端均与模拟开关模块的输入端连接；
所述模拟开关模块用于在处理器的控制下对M路压力电信号进行选择输出，其输出端与压力信号放大模块的输入端连接，其控制端与处理器通信连接；
所述处理器还用于控制模拟开关模块，对第一至第M压力传感器芯体测量的压力电信号进行分时选择。
3.根据权利要求2所述的压力信号扫描测量***，其特征在于，所述第一至第M压力传感器芯体均为硅压阻压力传感器芯体。
4.根据权利要求2所述的压力信号扫描测量***，其特征在于，所述处理器为内置片上模数转换单元的DSP数字信号处理器。
5.根据权利要求4所述的压力信号扫描测量***，其特征在于，所述处理器对压力电信号进行模数转换、滤波和计算，得到压力数值的方法包括以下步骤：
S1、通过片上模数转换单元对压力电信号进行模数转换，得到压力数字信号；
S2、对压力数字信号进行滤波；
S3、根据滤波后的压力数字信号，计算得到压力数值。
6.根据权利要求5所述的压力信号扫描测量***，其特征在于，所述步骤S2包括以下分步骤：
S21、对压力数字信号进行平滑滤波；
S22、通过下式对平滑滤波后的压力数字信号进行
滤波：
其中，
为
滤波后的压力数字信号，
为
滤波前的压力数字信号，
为处理器的机器周期数，
为
滤波系数。
7.根据权利要求6所述的压力信号扫描测量***，其特征在于，所述步骤S3通过下式，根据滤波后的压力数字信号，计算得到压力数值：
P=K1*1+K2×VPT1+K3×VPT12+K4×VPT13+K5×VPT14+K6×VP+K7×VPT1×VP+K8×VPT12×VP+K9×VPT13×VP+K10×VPT14×VP+K11×VP2+K12×VPT1×VP2+K13×VPT12×VP2+K14×VPT13×VP2+K15×VPT14×VP2+K16×VP3+K17×VPT1×VP3+K18×VPT12×VP3
其中，P为压力数值，K1至K18为第一至第十八特征系数，VP为滤波后的压力数字信号，VPT1为补偿电压。
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