基于HPX氣壓傳感器的高度測量

一、引言
用氣壓傳感器進(jìn)行高度測量在現代飛行器上有著(zhù)廣泛的應用，主要是通過(guò)測量飛行器所在的氣壓來(lái)計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(jià)格較低、精度較高、易購買(mǎi)等特點(diǎn)，因此如果能用它實(shí)現高度測量具有廣闊的應用前景。

二、HPX氣體壓力傳感器特性描述
HPX系列是一種微結構壓力傳感器，它僅僅只是一個(gè)的傳感器，沒(méi)有集成信號調理和模數轉換電路，其外形也比較簡(jiǎn)明，如下圖１，其主要特性如下：

圖１.HPX系列壓力傳感器的簡(jiǎn)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的。用戶(hù)可為HPX系列傳感器配備放大和信號調整電路，以滿(mǎn)足特定的應用要求。
3、這些易于使用的傳感器的特點(diǎn)是采用惠斯通電橋結構，硅壓敏電阻技術(shù)和比例輸出，具有可證實(shí)的應用靈活性，結構簡(jiǎn)單性，并易于最終產(chǎn)品的制造。
4、使用干傳感器設計的儀器裝置應該用于非腐蝕性、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.基準條件(除非另有說(shuō)明)：供電電壓，Vs＝3.0 ± 0.01 Vdc； Ta＝25 ℃ [77°F]。在供電電壓(Vs)范圍內，輸出為比例型的。
2.溫度系數為-20℃和100℃ [-4 °F和212 °F]間的標準值。
3.量程為特定壓力下的輸出電壓與零壓力下的輸出(電壓)間的代數差。量程與供電電壓成比例。
4.從0 psi至滿(mǎn)量程壓力的響應時(shí)間逐步改變，為10%至90%的上升時(shí)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、重復性好，并且該傳感器系列具有不同的量程范圍，可以根據不同的環(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理與AD轉換
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)行調理，然后進(jìn)行A/D轉換，變成數字信號送處理器處理。因為信號比較小，在A(yíng)/D之前必須把信號放大，這里選用一款價(jià)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理器，它具有抗干擾能力強、工作溫度范圍大、對信號放大進(jìn)行優(yōu)化等特性。下面是它用于調理和放大非線(xiàn)性信號的典型電路（圖2）。

圖2. 調理和放大非線(xiàn)性信號的典型電路