传感器技术在微量注射泵中的应用

可见，容栅传感器的输出电压是一频率与发射电压相同的正弦电压，其幅值在很小范围内变化，可近似看作一常数，而相位比V1超前了π/4+φ(x)。相位移 φ(x)可采用鉴相型测量电路测出，即可得到相对位移x，可见容栅传感器是一种相位跟踪型的位移传感器，这种传感器对输入信号的幅值变化不敏感，故具有较好的抗干扰能力。

在整个测量系统中，容栅传感器的主要作用是把机械位移量转变成电信号的相位变化量，然后送给测量电路进行数据处理。容栅传感器通过精密电压比较器 TLC354进行控制，由继电器供电，由CPU89C52提供所需的激励信号，同时接收其感应信号，并通过鉴相型电路测量出激励信号与感应信号的相位差，经过一系列的变化，即可得出活塞移动的长度距离。

2 光电开关

在设计中，为了兼容多个厂家的注射器，我们专门考虑了测量注射器直径的问题。最初是选用高精度的CCD光学传感器，但是考虑到主要的功能为检测注射器的直径，而不同型号的注射器直径具有阶跃性的特点，为了降低成本，我们将其换成了光电.

光电开关是一种电量传感器，它把发射端和接收端之间光的强弱变化转化为电流的变化，即进行电信号→光信号→电信号的转换，以此来达到探测的目的。由于光电开关输出回路和输入回路是电隔离的(即电缘绝)，所以它可以在许多场合得到应用。其工作原理如图2所示。

在本系统中我们选用光电开关的型号为HY-301-05，当锁定注射器的阀门被提起，分别提到不同高度时，通过对光电开光的遮拦而读出注射器的直径。

3 压力传感器

压力传感器是工业实践中最常用的一种传感器，而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应的压电传感器。目前，压力传感器的种类很多，有振动筒式、石英波登管式、压阻式、应变片式等。本系统中采用的是电阻式压力传感器，其工作原理是将被测的非电量转换成电阻值，通过测量此电阻值达到测量非电量的目的。传统的电阻应变式压力传感器是一种由敏感栅和弹性敏感元件组合起来的传感器，如图3所示。

应变片用粘合剂粘贴在弹性敏感元件上，当弹性敏感元件受到外施压力作用时，将产生应变，电阻应变片将它们转换成电阻变化，再通过电桥电路及补偿电路输出电信号。

在产品中我们采用CZA-102的压力传感器，此传感器的芯片具有精度高、漂移小、测试范围大的特点，当注射器的针头的阻力大于正常值时，压力传感器即可检测到电压信号的变化，然后经过放大，再经过模数转换，转换为数字信号。

图4为压力传感器的应用电路图，该电路采用的电桥构成测量电压，是一种具有较高灵敏度的测量方法。无差压时，电桥两臂平等。差压信号加到4个陶瓷压敏电阻上，压敏电阻的阻值随差压而变化，引起电桥失衡。电桥失衡引起电流的变化，通过运放LM2904进行电流的放大在后面接ADC0834模数转换芯片，把模拟信号转化为数字信号，再传输至CPU进行处理。

4 结束语

本文在比较国内外现有微量注射泵存在的不足的基础上，研究了传感器在微量注射泵中的一些新的应用。通过这些应用，成功地提高了注射精度，降低了成本，其适用范围广及功能全面等特点使得市场前景十分广泛。