基于HPX氣壓傳感器的高度測量

一、引言
用氣壓傳感器進(jìn)行高度測量在現(xiàn)代飛行器上有著廣泛的應(yīng)用，主要是通過測量飛行器所在的氣壓來計(jì)算出飛行器的飛行高度?；裟犴f爾公司有一些高精度氣壓傳感器（如HPA、PPT等）已經(jīng)用于飛行器高度的測量，且集成了必要的補(bǔ)償模塊，以RS232或RS485作為輸出接口，使用極為方便。但是這些傳感器屬于美國對我國出口的限制產(chǎn)品，并且極為昂貴，很難普及使用。而HPX是霍尼韋爾（Honeywell）今年三月份剛剛推出的一款氣體壓力傳感器，它具有價格較低、精度較高、易購買等特點(diǎn)，因此如果能用它實(shí)現(xiàn)高度測量具有廣闊的應(yīng)用前景。

二、HPX氣體壓力傳感器特性描述
HPX系列是一種微結(jié)構(gòu)壓力傳感器，它僅僅只是一個的傳感器，沒有集成信號調(diào)理和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，其外形也比較簡明，如下圖１，其主要特性如下：

圖１.HPX系列壓力傳感器的簡圖

1、HPX系列壓力傳感器提供精確、低成本的傳感裝置，它有兩種不同的封裝形式：DIP(雙列式封裝)和SOIC(小型集成電路)
2、表壓型裝置采用6插針雙列式封裝，絕壓型采用8插針表面貼裝小型集成電路。兩種傳感器都是非放大型和未校準(zhǔn)的。用戶可為HPX系列傳感器配備放大和信號調(diào)整電路，以滿足特定的應(yīng)用要求。
3、這些易于使用的傳感器的特點(diǎn)是采用惠斯通電橋結(jié)構(gòu)，硅壓敏電阻技術(shù)和比例輸出，具有可證實(shí)的應(yīng)用靈活性，結(jié)構(gòu)簡單性，并易于最終產(chǎn)品的制造。
4、使用干傳感器設(shè)計(jì)的儀器裝置應(yīng)該用于非腐蝕性、非電離的工作流體，如空氣和各種干氣體等。HPX的技術(shù)性能特性――表壓型(雙列式封裝)
5、HPX的技術(shù)性能特性――表壓型(雙列式封裝)

表１.HPX的技術(shù)特性

1.基準(zhǔn)條件(除非另有說明)：供電電壓，Vs＝3.0 ± 0.01 Vdc； Ta＝25 ℃ [77°F]。在供電電壓(Vs)范圍內(nèi)，輸出為比例型的。
2.溫度系數(shù)為-20℃和100℃ [-4 °F和212 °F]間的標(biāo)準(zhǔn)值。
3.量程為特定壓力下的輸出電壓與零壓力下的輸出(電壓)間的代數(shù)差。量程與供電電壓成比例。
4.從0 psi至滿量程壓力的響應(yīng)時間逐步改變，為10%至90%的上升時間。

從以上HPX系列氣壓傳感器的性能可以看到HPX的精度高、分辨率高、重復(fù)性好，并且該傳感器系列具有不同的量程范圍，可以根據(jù)不同的環(huán)境和要求選用特定的型號。本文選用量程范圍為30psi的HPX030GD，用于測量0~5Km的高度，要求精度±30m，分辨率1m。

三、傳感器信號的放大調(diào)理與AD轉(zhuǎn)換
1、由于HPX氣壓傳感器的輸出的是60±20mV的模擬信號，所以必須對其進(jìn)行調(diào)理，然后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，變成數(shù)字信號送處理器處理。因?yàn)樾盘柋容^小，在A/D之前必須把信號放大，這里選用一款價格低的高精度放大集成電路塊MAX1452，它是高度集成的高精度信號放大調(diào)理器，它具有抗干擾能力強(qiáng)、工作溫度范圍大、對信號放大進(jìn)行優(yōu)化等特性。下面是它用于調(diào)理和放大非線性信號的典型電路（圖2）。

圖2. 調(diào)理和放大非線性信號的典型電路