第31卷第11期 2018年11月
传感技术学报
CHINESE JOURNAL OF SENSORS AND ACTUATORS
Vol.31No.11 Nov.2018
TheStudyontheFrequencyAdaptedFrequencyMeasurement
SystemofHighAccuracyResonantPressureSensor XIEBot,LI Yadong2,ZHU Lin',XIANG Chao.2,LU Yulan,2
CHEN Deyong'·,WANGJunbo'*,HONG Wen
( 1. Institute of electronics, Chinese Academy of Sciences,Bejing 100190, China;2. Unitersiry of Chinese Acedemy of Sciences,Bejing 101409, Chine
3.7he 54th researech institute of Ching Electromic Technology Group Corporation,Shjiazhuang 050081,China)
Abstract : This paper presented a self-adaptive method and frequency measurement system for the test of a resonant pressure sensor used in the airplane. The frequencies of the sensor were acquired by the INPUT CAPTURE of the STM32 series' MCU within the response time of 20 ms and the accuracy of ±0.05 Hz at the range of 10 kHz~150 kHz. The proposed frequency adapted iterative method was adopted to improve the frequency measurement range The system was also used to characterize the sensor stability and the temperature behaviors. Test results show that the pressure fluctuation of the sensor is less than 5 Pa at the response time of 20 ms,and the pressure error is less than 30 Pa at the condition that the temperature changed with a rate of 5 C/min.
Key words : resonant pressure sensor; frequency measurement; frequency adapled ; INPUT CAPTURE ; response time
EEACC:7230
doi:10.3969/j.issn.10041699.2018.011.002
基于频率自适应的航空用高精度硅谐振
压力传感器的频率测试系统研究*
谢波1*，李亚东1,2,朱林3,项超1,2,鲁毓岚12,陈德勇1·，王军波1*，洪文1
（1.中国科学院电子学研究所，北京100190;2.中国科学院大学，北京101409；
3.中国电子科技集团公司第五十四研究所，石家庄050081）
摘要：介绍了一种基于自适应周期的快速频率采集的谱振式压力传感器的频率测试系统。该系统利用STM32输人捕获功能实现了快速高精度频率采集，响应时间小于20ms，测量范围10kHz~150kHz，频率测量精度优于±0.05Hz。采用频率自适应的周期数选代方法，明显提升了系统的频率测量范围和准确度，适用于传感器的频率变化过程。利用该系统进行传感器性能测试，20ms采样条件下传感器输出波动小于±5Pa；快速变温过程（5/min）传感器的输出与标准器的偏差小于±30Pa，满足航空用压力传感器的频率测试要求。
关键词：谐振式压力传感器；频率测量；频率自适应；输入捕获；响应时间
中图分类号：TM935
文献标识码：A
谐振式压力传感器是精度最高的一类压力传感器。谐振式压力传感器为频率信号输出，具有抗干扰能力强、稳定性好和半数字化输出等特点，在航空等高端领域被广泛使用。在航空领域，气压传感器可作为高度和空速测量使用，其特殊的使用环境对压力传感器的性能有严格的要求。如，某型战斗机速度可超300ms，通用高度爬升10m/s，气压和环
文章编号：1004-1699(2018)011-1628-05
境温度的变化均十分迅速1-2]，因此对传感器的采样速率和温度变化的跟随性要求极高。某型号任务指标要求压力传感器数据输出间隔小于20ms，输出压力波动小于±10Pa，温度变化跟随性小于±100 Pa。实现以上性能的关键就在于传感器频率测量的响应速度与准确性。
传统的测频方法包括测周法和计数法两种方
项目来源：国家973计划项目（2014CB744600）；国家自然科学基金（61431019)；中国科学院STS项目
收稿日期：2018-05-11
修改日期：2018-07-07