BP01型壓力傳感器在便攜血壓計中的應用
摘要： BP01型壓力傳感器是為監測血壓而專門設計的，主要用于便攜式電子血壓計。它采用精密厚膜陶瓷芯片和尼龍塑料封裝，具有高線性、低噪聲和外界應力小的特點；采用內部標定和溫度補償方式，從而提高了測量的精度、穩定性以及可重復性，在全量程范圍內，精度為±1％，零點失調不大于±300μV。
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1 概述
BP01型壓力傳感器是為監測血壓而專門設計的，主要用于便攜式電子血壓計。它采用精密厚膜陶瓷芯片和尼龍塑料封裝，具有高線性、低噪聲和外界應力小的特點；采用內部標定和溫度補償方式，從而提高了測量的精度、穩定性以及可重復性，在全量程范圍內，精度為±1％，零點失調不大于±300μV。
2 BP01的主要性能參數
BP01的內部等效電路和外形封裝如圖1所示；表1所列為BP01在電源電壓Vs為5．0V、環境溫度TA為25℃時的主要性能參數。
BP01的極限參數如下：
●最大工作電壓：20VDC；
●最大耐壓：1500 mmHg；
●工作溫度范圍：0～70℃；
●引腳焊接溫度（最大值）：250℃（2～4秒）。
3 基于BP01的電子血壓計
3．1工作原理
用BP01構成的便攜式電子血壓計的原理電路如圖2所示，它由偏置電源電路（A1、A2）、前置處理電路（A3～A6）、顯示電路（A7）和壓力傳感器（BP01）組成，該血壓計的血壓測量范圍為0～200mmHg，分辨率為0．1mmHg，工作電源為一節9V迭層電池。現將血壓計中各主要電路的工作原理分述如下：
a．偏置電源電路
電源電路由帶有內置參考電壓的雙運放LM10組成，A1構成同相放大器，A2構成跟隨器，它們的作用是將內置的參考電壓放大后用作壓力傳感器BP01的偏置電壓Vs，其Vs的值由下式決定：
Vs＝Vref（1＋R2／R3）
式中：Vref為LM10的內置參考電壓。其值為200mV，將此值連同電路中的R2和R3的值代入上式即可求得偏置電壓Vs的值為5V。
b．前置處理電路
前置處理電路由A3～A6四個運算放大器組成，其中A3構成失調偏置電路以對電路失調進行補償；A5構成跟隨器，用于對壓力傳感器BP01的輸出信號進行隔離緩沖；A4、A6構成放大電路，其增益AV由下式決定：
AV＝1＋（R1／RT）
若忽略失調，前置處理電路的輸出電壓Vout為：
Vout＝2（1＋R1／RT）VIN
式中：VIN為壓力傳感器BP01的輸出電壓。
c．顯示電路
顯示電路選用三位半的顯示驅動器。工作時，壓力傳感器BP01的輸出經前置處理電路放大后，由顯示驅動電路來驅動LCD，以讀出測量的血壓值。
3．2調試方法
a．零壓輸出調整
在零壓輸出時，調整失調電位器RP1，在血壓計的顯示值為000．0時，即可認為完成了零壓輸出調整。
b．前置電路增益的調整
壓力傳感器BP01的滿量程輸出與偏置電壓有一定的關系，當5V偏置時，在200mmHg壓力下的輸出為10mV，其對應的顯示驅動電路的輸入為200mV，因此前置電路的增益AV為200mV／10mV，這樣，利用前面Av的計算公式即可反推出增益電阻RT的值。
若選取電阻R1為10kΩ，則增益電阻RT應為1．1kΩ。調試時可先用電位器調整輸出值，再用萬用表測出該電位器的阻值，最后再換成固定電阻。
c．滿量程調整
滿量程調整時，先在顯示電路的輸入端加上200mV電壓，然后調整電位器RP2，使其讀數為199．9mmHg即可。
上調整完成之后，一般應多重復幾次，以使顯示值可靠地符合精度要求。
3．3元器件的選擇
為保證測量精度，上述電路的外圍元器件的選擇也是一個不容忽視的重要環節。一般情況下，電位器 RP1、RP2應選用1％精度的金屬膜多圈電位器；電阻應選用1％精度的金屬膜電阻器；電容一般選用聚脂薄膜或者云母電容。
4 結束語
在使用壓力傳感器BP01和其它器件設計便攜式電子血壓計時，應注意的是：對于不同的偏置電壓，其輸出也不同，因而前置處理電路的增益應做相應的調整，以滿足滿量程的不同要求。
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