【摘 要】
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极端微压力检测是压力检测领域中的难点,目前微压力传感器的量程最小可低至0.1k Pa左右,很难有微压力传感器的量程能低至0.03k Pa以下。如今仪器仪表、工业控制、航空航天等
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极端微压力检测是压力检测领域中的难点,目前微压力传感器的量程最小可低至0.1k Pa左右,很难有微压力传感器的量程能低至0.03k Pa以下。如今仪器仪表、工业控制、航空航天等领域均需要进行极端微小压力的测量。要实现极端微压力的测量,一种途径是使用比现有材料更高应变系数的压力敏感材料作为压敏元件,另一种途径是使用合适的测量方法。本文根据迈克尔逊干涉条纹能随物体微小位移而变化的特性,设计了一种基于迈克尔逊干涉原理的微压力传感器,能有效测量出干涉条纹的位移量,从而计算出膜片的微位移,然后根据弹性力学原理计算出此膜片所受的压力大小。本文使用嵌入式系统采集由迈克尔逊干涉装置产生的干涉条纹图像,对膜片受压时变化的条纹图像进行分析、处理,计算出干涉条纹准确的位移量。通过建立压力和位移量的数学模型,从而计算微压力。本传感器采用了智能式结构,系统硬件电路分为五个部分:图像采集模块、测温模块、LCD显示模块、SD卡存储模块和外部SRAM模块。本文设计了各模块电路,并编写了相应的驱动程序。图像处理算法包括图像灰度化、背景去除、滤波、二值化、条纹细化等算法。最后,对微压力传感器进行了电路焊接,软件调试,系统测试等工作,获得实验数据,验证了硬件电路、软件系统以及干涉条纹处理算法的可行性。
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