超聲波液位計液態介質測量高精度的探討 二十六

實際上在密封液罐內超聲波的傳播速度并非如此簡單，是隨環境的變化而變化的，在僅考慮了溫度和濕度情況下用物理方法測得的超聲波速度的比較。

如果僅用溫度補償后的公式(3．8)來求解距離，則距離愈遠(t大)，誤差越大。所以超聲波傳播速度的準確性對回波測距結果的精確度起到關鍵性作用，由上述各測量值知：超聲波傳播速度f與溫度、濕度之問是一個非線性函數，通常非線性函數的表達式很難精確求解，但可以利用神經網絡能很好地逼近非線性函數的特點，建立神經網絡模型來逼近該函數。

溫度與濕度的測定是為下述的BP神經網絡提供樣本而服務的。

本設計利用瑞士SENSIRION傳感器公司的新型集成溫度濕度傳感器SHT71能同時測量相對濕度及溫度，SHT7X系列傳感器是SENSIRION公司把CMOS技術與傳感器技術兩者結合起來的CMOSens技術，在不到5平方毫米的范圍內集成了溫度敏感元件和濕度敏感元件、放大器、一個14位的A／D轉換器、標定數據存儲器、兩線串行接口以及穩壓電路，能輸出經過標定的相對濕度、溫度及露點數字信號。

(1)SHT71的性能

·相對濕度、溫度一體測量及精確露點計算輸出；

·CMOSens技術：溫濕度傳感器、信號放大調理、A／D轉換、二線串行接口電路全部集成于一個芯片上；

·低功耗：2．4V～5．5V供電，檢測電流：0．5mA，待機電流：0．3mA；

·超快響應時間：濕度≤3s；溫度≤15s；

·體積小(20．Omm 3．7mm 3．Imm)；

·具有高可靠性及長期穩定性；

·可靠的CRC數據傳輸校驗功能；

·全量程標定，片內裝載校準系數，無需重新標定即可100％互換使用；

·寬工作范圍：濕度：0％～100％RH， 精度：+3．5％RH；溫度：一40～1200C，精度：在250C時+0．50C。

(2)SHT71的內部框圖。

 (3)指令

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

 (4)狀態寄存器和功能

SHT71一些高級功能的體現可通過控制內部寄存器狀態實現，內部狀態哿存器為8位，各位的控制功能。

 (5)SIiT71的管腳與外形如圖

(6)硬件接口如圖

SHT71具有工業級的雙向二線串行接口以提供對外的數字信號輸出，串行接口對傳感器的讀出和電源功耗作了優化處理，所以并不兼容12C總線接口，本設計給出了接口電路，利用P1．O來虛擬數據線DATA，利用P1．1來虛擬時鐘線。

(6)數據計算

AT89S52發出溫度、濕度測量命令后，SHT71返回2字節的數據MSB、LSM和1字節的校驗和Chechsum。校驗和用來判斷數據在傳輸過程中是否產生錯誤，若有錯誤，重新測量，溫度測量數字輸出值(SO，)和相對濕度測量數字輸出值(SO州)由2字節數據計算出：

測量數字輸出值=MSB×256+LSB (3．9)

溫度計算：SHT71的溫度傳感器的線性非常好，可用下列公式將溫度測量數字輸出值(SO，)

當電源電壓為5V、溫度傳感器的分辨率為14位時：dl=-40；d2=O．01；當電源電壓為5V、溫度傳感器的分辨率為12位時：dl=-40；d2=O．04。

濕度計算：SHT71的溫度傳感器的線性不好，為了補償濕度傳感器的非線性以取準確數據，

SOT剛當為相對濕度測量數字輸出值時，濕度傳感器的溫度補償：當環境溫度值不為250C時。

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