目前市場上有傳感器設計的無線水位檢測系統。該系統由無線通信模塊、電源模塊、AD轉換模塊、上位機模塊組成，實現水位無線檢測、運行故障報警等功能，配備顯示接口，對整個開發系統具有可視化和實時性的雙重要求。

近年來，隨著我國地質勘探水平的不斷提高，水位檢測、溫度檢測、金屬含量檢測等技術日趨成熟。但在具體工程應用中，需要考慮很多因素。根據地質勘探隊在勘探礦井等自然環境惡劣、不適合機動車輛進入和工作人員長期停留的情況，提出了無線遠程檢測方法。單晶硅經常用于檢測系統。因為這種傳感器是由單晶硅的壓阻效應制成的，壓阻系數隨著溫度的變化而變化。壓阻效應原理本身可以導致傳感器輸出的溫度漂移。此外，半導體敏感元件的制造過程也會帶來傳感器的整體溫度漂移，這就需要一套有效的方法來解決容易受溫度影響的缺陷。因此，提出了一種基于拉格朗日插值的補償方法，大大提高了檢測的可靠性。上位機顯示界面采用LabVIEW8.5設計，界面友好，易實時存儲報警。

水位檢測系統的整體結構。

水位檢測系統采用模塊化設計理念，包括無線通信模塊、信號采集模塊、AD轉換模塊、供電模塊等。

該系統以顯示終端控制器為主機，信號采集終端控制器為從機。主機發送開始信號，并通過無線廣播傳輸給從機。從機器接收信號后，開始數據采集，通過阻抗轉換(電壓跟蹤)將采集到的數據傳輸到12bit精度的AD574進行AD轉換，然后AVR16利用拉格朗的日插值原理進行數據處理，然后通過Max232將這些信號傳輸上位機LabVIEW進行實時顯示。

水位檢測系統的硬件設計。

其結構和性能特點:

使用新的AVR高級單片微處理器。其主要優點是芯片本身有16KBFLASH程序存儲器、數據存儲器、門狗電路、8通道10bitA/D轉換的SPI同步串口、UART異步串口，在軟件上有效支持c語言和編輯語言。

AD模塊。

采用單片高速12bit對比A/D轉換器，內置雙極電路組成的混合集成轉換芯片，具有外部元件少、功耗低、精度高的特點，具有自動校準和自動極性轉換功能，只需外部少量阻力容器即可形成完整的A/D轉換器。其主要功能特點是分辨率為12bit，非線性誤差小于1/2LBS或1LBS，轉換速度為25μs，模擬電壓輸入范圍為0V~10V，0V~20V。

電源模塊

另外，還要求電源尺寸盡可能小，可將電源部分與AVR系統中的控制和驅動部分放置在同一個控制盒中。整體電路結構簡單，工作可靠，各輸出相互氣隔離，要求控制電源的主輸出功率大，穩定精度5%，各輸出功率小，穩定精度10%。

無線通信模塊。

采用先進的單片機技術、無線射頻技術、數字處理技術和語音處理技術設計的雙向數據傳輸和低功耗模塊化廣播。它具有頻點調節、帶寬調節、功率調節、多通道調節、高編碼效率和高接收靈敏度的優點，提供RS-232、RS-485和TTL3種數據接口。該系統采用該設備，可以滿足泵房供水遙控的需要。在該系統中，FC22-CH選擇RS-232數據接口。

鍵盤模塊和顯示模塊。

通過鍵盤模塊設置實際的大氣壓和水的密度、訪問數據的時間間隔等系統的動作參數，將這些動作參數存儲在設備中，下次使用時用戶無需再次輸入這些參數，因此深水水位檢測系統具有記憶功能。使用PC機實時顯示水位，在正常運行時顯示水位、溫度、電源供電狀況、串行使用、波特率設定狀況。發生故障時，通過模塊化顯示，例如AD模塊是否工作，電源模塊是否供電，通信模塊是否正常等，錯誤時進行維護，串行線接觸不良時采用聲音警報，注意連接。

水位檢測系統的軟件設計。

主程序設計系統。

水位測量系統的軟件設計采用模塊化設計理念，通過c語言編程實現。該軟件的各功能模塊通過入口和出口參數相互連接，可以縮短開發周期。

數字廣播參數設置。

數字化傳輸廣播的參數設置包括地址碼，版本號，功率等級，通道選擇，空中波特，串行波特，數據位，檢測方式，頻率轉換模式，帶寬等參數設置。

資料處理采用拉格朗日插法。

壓力傳感器的測量精度在很大程度上受非線性和環境溫度的影響，如何補償傳感器產生的誤差成為設計中的關鍵環節。對于硬件，一般的補償方法是糾正橋梁電阻的差異，以及橋梁臂電阻的漏電流和裝配應力。但由于其外部元件較多，穩定性差，精度低，在復雜條件下難以達到預期效果。由于微處理器技術在傳感器領域的應用，通過設計軟件算法實現傳感器工作特性的自動補償已成為可能。本設計著重分析了單晶硅壓力傳感器工作特性曲線的變化，并提出了一種修正誤差的軟件算法，可確保傳感器在較寬的溫度范圍內幾乎不變，并可廣泛應用于其它壓力傳感器的補償設計。

隨著壓力的增加，電壓逐漸增加。

測試環境：

(1)將探針連接到300m鎧裝電纜上，放入室外5m深鐵管中，環境適宜。

(2)廣播測試采用12VDC電源，廣播功率5W，實驗距離1000m，廣播2天線高度保持在3.4m。

這樣的話，就會出現以下問題：

有時電路接觸不可靠，微處理器復位，死機，外殼漏電。

(2)上位機顯示信號抖動，嚴重失真。

(3)無線通信信號質量差。

針對上述問題，提出了以下解決方案:

(1)針對電路接觸不可靠的問題，采用印刷電路板代替銅模試驗板，在印刷電路板的制造過程中采取抗干擾措施，如布線時盡可能寬的電源線和接地線；數字化和模擬分布線；合理配置耦合容器；電路板覆蓋銅等。

(2)針對微處理器死機、復位等問題，采取硬件與軟件相結合的抗干擾措施。采用光電隔離技術的硬件；在軟件上設置標記；關鍵出口驗證；指令冗余技術用于通信指令等重要指令；在RAM上設置電源復位標記。

針對不潔凈電源與電源之間的相互干擾，采用開關電源分別供電的方式。

(4)由于電纜長度為300米，導線之間形成分布電容，多余的電纜纏繞在卷筒上，等效的大電感會影響電路的穩定性，因此采用軟件濾波器(泡沫法)補充。

深圳力準傳感技術有限公司致力于精密壓力傳感器，高精度拉伸傳感器，發射機，顯示器，自定義壓力測量解決方案。

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