第20卷

Vol.20

第11期电子设计工程

No.11ElectronicDesignEngineering

2012年6月Jun.2012

基于ZIGBEE的压力传感器标定系统的研究

周静1，彭琰举1，常鹏1，张会先1，张菅2

（1.西安石油大学井下测控研究所，陕西西安710065；2.西安石油大学陕西西安710065）

摘要：针对随钻测量系统中压力传感器需要标定的问题，本文采用C8051F060作为微处理器，配合ZIGBEE无线传输模块及标准自动加压台，设计了一种对未知压力传感器进行智能标定的系统，经过室内试验和现场试验验证，这种压力标定系统具有易操作、稳定性好、精度高等特点，可以满足压力传感器标定要求。关键词：无线数传；传感器标定；最小二乘法；USB中图分类号：TP23

文献标识码：A

文章编号：1674－6236（2012）11-0061-03

ResearchofpressuresensorcalibrationsystembasedonZIGBEE

ZHOUJing1，PENGYan-ju1，CHANGPeng1，ZHANGHui-xian1，ZHANGJian2

（1.InstituteofMeasurementandControlinXi’anShiYouUniversity，Xi’an710065，China；

2.Xi’anShiYouUniversity，Xi’an710065，China）

Abstract:AccordingtothecalibrationofpressuresensorsinMWDSystem，theMCUC8051f060withZIGBEEwirelesstransmissionmoduleandthestandardautomaticcompressionareusedinthispapertodesignanintelligentcalibrationsystemtocalibratetheunknownpressuresensor.Afterthelaboratoryandfieldtestverification，thispressurecalibrationsystemshoweditseasyoperation，goodstability，highaccuracyandmanyotheradvantages，andcanmeettherequirementsofthesensorcalibration.

Keywords:wirelessdatatransmission；sensorcalibration；leastsquaremethod；USB

在旋转导向钻井中，随钻测量的信息主要靠泥浆脉冲传递[1]，因此，压力信息的采集就则显得极为重要。压力传感器在使用一段时间后，因为各种原因造成误差偏大，并且需要校准。压力传感器一般采用电桥式电路结构，以提高输出灵敏度。但一个微应变电桥输出只有2mV左右，即使在满载情况下，应变片的最大输出也只20mV左右[2]，这就要求前置测量放大电路具有高增益、高精度、低噪声和低漂移等特点，而一般的运放和A/D不具备上述特点，使用内置PGA的4.8kHz、超低噪声、24位Σ-Δ型的A/D，AD7190则可以较好的解决上述问题。另外传统的压力传感器的标定都是使用手摇式活塞压力台，效率低下，人为误差较大，且比较危险。本系统通过软件控制自动加压台，在不同梯度下对压力传感器进行标定，提高了标定效率和精度，且较为安全。

行接口；无线传输模块采用了频率为2.4GHZ的ZIGBEE通讯模块，具有较高的数据通讯速率，ZIGBEE具有自组网的能力，对多组网及后续设备的升级有很好的扩展性；控制芯片采用了C8051F060，其丰富的硬件资源，使得系统大大简化；接口模块采用了PL2303芯片将RS232转换成USB总线，方便与计算机连接；数据处理模块采用了常用的个人PC机，相对一般的

MCU在处理数据的速度和能力上均有明显优势。

1整体方案

系统设计方案如图1所示。系统主要由信号调理模块、

图1

压力传感器标定系统

Fig.1Pressuresensorcalibrationsystem

数据采集模块、数据传输模块、及上位机软件处理等模块组成。其中A/D采集模块，使用内置PGA的4.8kHz、超低噪声、

2系统原理

最小二乘法是一种在多个学科领域中获得广发应用的

24位Σ-Δ型的高精度A/D；通讯接口采用通用的RS232串

收稿日期：2012-03-16

稿件编号：201203131

数学处理方法，可以用来拟合经验公式以及回归等数据处理

基金项目：国家高科技研究发展计划<863>（2007AA090801—01）；国家科技重大专项课题（2008ZX05024-003-05）；中国石油“十

一五”重大专项（2008C-2102）

作者简介：周静（1964—），女，广东龙川人，硕士，教授。研究方向：旋转导向智能钻井系统。