基于HPX气压传感器的高度测量

一、引言
用气压传感器进行高度测量在现代飞行器上有着广泛的应用，主要是通过测量飞行器所在的气压来计算出飞行器的飞行高度。霍尼韦尔公司有一些高精度气压传感器（如HPA、PPT等）已经用于飞行器高度的测量，且集成了必要的补偿模块，以RS232或RS485作为输出接口，使用极为方便。但是这些传感器属于美国对我国出口的限制产品，并且极为昂贵，很难普及使用。而HPX是霍尼韦尔（Honeywell）今年三月份刚刚推出的一款气体压力传感器，它具有价格较低、精度较高、易购买等特点，因此如果能用它实现高度测量具有广阔的应用前景。

二、HPX气体压力传感器特性描述
HPX系列是一种微结构压力传感器，它仅仅只是一个的传感器，没有集成信号调理和模数转换电路，其外形也比较简明，如下图１，其主要特性如下：

图１.HPX系列压力传感器的简图

1、HPX系列压力传感器提供精确、低成本的传感装置，它有两种不同的封装形式：DIP(双列式封装)和SOIC(小型集成电路)
2、表压型装置采用6插针双列式封装，绝压型采用8插针表面贴装小型集成电路。两种传感器都是非放大型和未校准的。用户可为HPX系列传感器配备放大和信号调整电路，以满足特定的应用要求。
3、这些易于使用的传感器的特点是采用惠斯通电桥结构，硅压敏电阻技术和比例输出，具有可证实的应用灵活性，结构简单性，并易于最终产品的制造。
4、使用干传感器设计的仪器装置应该用于非腐蚀性、非电离的工作流体，如空气和各种干气体等。HPX的技术性能特性――表压型(双列式封装)
5、HPX的技术性能特性――表压型(双列式封装)

表１.HPX的技术特性

1.基准条件(除非另有说明)：供电电压，Vs＝3.0 ± 0.01 Vdc； Ta＝25 ℃ [77°F]。在供电电压(Vs)范围内，输出为比例型的。
2.温度系数为-20℃和100℃ [-4 °F和212 °F]间的标准值。
3.量程为特定压力下的输出电压与零压力下的输出(电压)间的代数差。量程与供电电压成比例。
4.从0 psi至满量程压力的响应时间逐步改变，为10%至90%的上升时间。

从以上HPX系列气压传感器的性能可以看到HPX的精度高、分辨率高、重复性好，并且该传感器系列具有不同的量程范围，可以根据不同的环境和要求选用特定的型号。本文选用量程范围为30psi的HPX030GD，用于测量0~5Km的高度，要求精度±30m，分辨率1m。

三、传感器信号的放大调理与AD转换
1、由于HPX气压传感器的输出的是60±20mV的模拟信号，所以必须对其进行调理，然后进行A/D转换，变成数字信号送处理器处理。因为信号比较小，在A/D之前必须把信号放大，这里选用一款价格低的高精度放大集成电路块MAX1452，它是高度集成的高精度信号放大调理器，它具有抗干扰能力强、工作温度范围大、对信号放大进行优化等特性。下面是它用于调理和放大非线性信号的典型电路（图2）。

图2. 调理和放大非线性信号的典型电路