超声波液位计液态介质测量高精度的探讨 二十六

实际上在密封液罐内超声波的传播速度并非如此简单，是随环境的变化而变化的，在仅考虑了温度和湿度情况下用物理方法测得的超声波速度的比较。

如果仅用温度补偿后的公式(3．8)来求解距离，则距离愈远(t大)，误差越大。所以超声波传播速度的准确性对回波测距结果的精确度起到关键性作用，由上述各测量值知：超声波传播速度f与温度、湿度之问是一个非线性函数，通常非线性函数的表达式很难精确求解，但可以利用神经网络能很好地逼近非线性函数的特点，建立神经网络模型来逼近该函数。

温度与湿度的测定是为下述的BP神经网络提供样本而服务的。

本设计利用瑞士SENSIRION传感器公司的新型集成温度湿度传感器SHT71能同时测量相对湿度及温度，SHT7X系列传感器是SENSIRION公司把CMOS技术与传感器技术两者结合起来的CMOSens技术，在不到5平方毫米的范围内集成了温度敏感元件和湿度敏感元件、放大器、一个14位的A／D转换器、标定数据存储器、两线串行接口以及稳压电路，能输出经过标定的相对湿度、温度及露点数字信号。

(1)SHT71的性能

·相对湿度、温度一体测量及精确露点计算输出；

·CMOSens技术：温湿度传感器、信号放大调理、A／D转换、二线串行接口电路全部集成于一个芯片上；

·低功耗：2．4V～5．5V供电，检测电流：0．5mA，待机电流：0．3mA；

·超快响应时间：湿度≤3s；温度≤15s；

·体积小(20．Omm 3．7mm 3．Imm)；

·具有高可靠性及长期稳定性；

·可靠的CRC数据传输校验功能；

·全量程标定，片内装载校准系数，无需重新标定即可100％互换使用；

·宽工作范围：湿度：0％～100％RH， 精度：+3．5％RH；温度：一40～1200C，精度：在250C时+0．50C。

(2)SHT71的内部框图。

 (3)指令

SHT71指令格式为8bit，包含3个地址位(目前只支持"000”)和5个命令位，

 (4)状态寄存器和功能

SHT71一些高级功能的体现可通过控制内部寄存器状态实现，内部状态哿存器为8位，各位的控制功能。

 (5)SIiT71的管脚与外形如图

(6)硬件接口如图

SHT71具有工业级的双向二线串行接口以提供对外的数字信号输出，串行接口对传感器的读出和电源功耗作了优化处理，所以并不兼容12C总线接口，本设计给出了接口电路，利用P1．O来虚拟数据线DATA，利用P1．1来虚拟时钟线。

(6)数据计算

AT89S52发出温度、湿度测量命令后，SHT71返回2字节的数据MSB、LSM和1字节的校验和Chechsum。校验和用来判断数据在传输过程中是否产生错误，若有错误，重新测量，温度测量数字输出值(SO，)和相对湿度测量数字输出值(SO州)由2字节数据计算出：

测量数字输出值=MSB×256+LSB (3．9)

温度计算：SHT71的温度传感器的线性非常好，可用下列公式将温度测量数字输出值(SO，)

当电源电压为5V、温度传感器的分辨率为14位时：dl=-40；d2=O．01；当电源电压为5V、温度传感器的分辨率为12位时：dl=-40；d2=O．04。

湿度计算：SHT71的温度传感器的线性不好，为了补偿湿度传感器的非线性以取准确数据，

SOT刚当为相对湿度测量数字输出值时，湿度传感器的温度补偿：当环境温度值不为250C时。

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