传统气体压力测量仪器的传感器部分与数据采集系统是分离的，抗干扰的能力较差，并且通常被测对象的压力变化较快。因此不仅要求系统具有较快的数据吞吐速率，而且要能够适应复杂多变的工业环境，具有较好抗干扰性能、自我检测和数据传输的功能。

　　在此，利用FPGA具有扩展灵活，可实现片上系统（SoC），同时具有多种IP核可供使用等优点，设计了能够控制多路模拟开关、A/D转换、快速数据处理与传输、误差校正、温度补偿的智能传感器系统；同时将传感器与数据采集处理控制系统集成在一起，使系统更加紧凑，提高了系统适应工业现场的能力。

　　1 系统性能及元器件

　　1.1 智能传感器系统性能要求

　　传感器压力测量范围：0~5 MPa;系统精度：±0.1%FS;1通道模拟电压输入（压力信号）大于250 sampies/通道/s;采用串行RS232C接口输出。

　　1.2 系统主要元器件及性能

　　根据系统的精度指标的要求选择器件：

　　FPGA芯片 选用Altera的CycloneⅡEP2C5,其逻辑单元有4 608个LE,26个M4K RAM块，142个用户I/O引脚。

　　压力传感器 采用PDCR130W,压力范围0~7 MPa,工作电压直流10~30 VDC,输出0~10V,精度±0.05%FS,使用温度范围-40~+125℃，温度影响±0.015%FS/℃。

　　温度传感器 采用高精度集成温度传感器LM335,其灵敏度为10 mV/K,精度为1℃，温度范围-40~+100℃。

　　A/D转换器  选择内含采样保持器的12位A/D转换器AD1*,其转换时间为10 μs,0~10 V单极输入或±5 V双极输入，可并行12位输出。

　　多路模拟开关 采用四选一多路模拟开关AD7502,其引脚设置为EN=1的使能信号；A1A0引脚为通道选择信号。

　　输出电平转换接口 系统使用MAX232芯片完成TTL和RS 232C电平的转换。

　　2 系统误差校正方法

　　2.1 零点漂移和增益误差的校正方法

　　在智能仪表中，误差模型的误差校正公式为：

　　式中：b1和b0为误差校正因子。误差校正电路模型如图1所示，其中x为被测信号；y为系统输出；ε，k,i为影响系统的未知量。

　　误差校正过程为：

　　当S1闭合时，x=0,依据误差校正公式得到式（2），用于系统零点校准；

　　当S2闭合时，x=E（标准电压），得到公式（3），用于系统增益误差校正；

　　联立式（2）、式（3）可得误差校正因子：

　　当进行实际测量时S3闭合，利用计算出的误差校正因子和误差校正公式（1），即可求出校正后的输出信号y. function ImgZoom（Id）//重新设置图片大小 防止撑破表格 { var w = $（Id）。width; var m = 650; if（w

　　2.2 传感器温度补偿方法

　　对压力传感器来说，环境温度对其测量结果有较大的影响，为了消除温度引起的误差，需要对传感器的信号做温度补偿。通过测量传感器的工作温度实现传感器温度的补偿。传感器的温度误差校正模型为：

　　式中：y为测量值；yc经温度补偿后的测量值；△φ为传感器的实际工作温度与标准测量温度之差；a0为校正温度变化引起的传感器标度变化系数，a1为校正温度引起的传感器零位漂移变化系数，这两个系数反映了传感器的温度特性。

　　2.3 随机误差消除方法

　　系统采用算术平均的数字滤波方法消除系统的随机误差，通过连续N个采样值取其算术平均值，得数学表达式为：

　　适合用于对具有随机干扰信号的滤波。