CN101865748A - 扩散硅压力传感器的归一化补偿方法 - Google Patents

Abstract

一种扩散硅压力传感器的归一化补偿方法，属于压力自动化测试、控制***领域，包括扩散硅传感器桥型电路，其特征是，先在桥型电路电流输入端或电压输入端串接第一电阻R1，然后设置第二电阻R2与第一电阻R1及桥型电路并联。本发明在原先对压力传感器进行满量程温度补偿的电路中，又加入了满量程大小调节电路，并形成了成熟的补偿计算方法。在不影响传感器其他性能的基础上，将所有传感器的输出按照一个定值进行补偿。该值可以根据客户要求而随意调节。

Description

扩散硅压力传感器的归一化补偿方法

技术领域

本发明属于压力自动化测试、控制***领域，具体涉及一种扩散硅压力传感器的归一化补偿方法。

背景技术

扩散硅压力传感器属于压力、温度、流量等智能测量领域的敏感行业，是压力测量中的基础元器件。长期以来，压力传感器信号处理是制约压力仪表生产的瓶颈，压力传感器输出的范围十分宽大，从数毫伏到数百毫伏，造成后续仪表调理复杂、麻烦。大家都希望传感器作为一个标准器件使用，固化输出，这样可以简化和标准化后续调理电路，大大提高生产效率。

发明内容

本发明在原先对压力传感器进行满量程温度补偿的电路中，又加入了满量程大小调节电路，并形成了成熟的补偿计算方法。在不影响传感器其他性能的基础上，将所有传感器的输出按照一个定值进行补偿。该值可以根据客户要求而随意调节。

本发明采用的具体方案是：

一种扩散硅压力传感器的归一化补偿方法，包括扩散硅传感器桥型电路，其特征是，先在桥型电路电流输入端或电压输入端串接第一电阻R1，然后设置第二电阻R2与第一电阻R1及桥型电路并联。

本发明的有益效果在于：在原先对压力传感器进行满量程温度补偿的电路中，又加入了满量程大小调节电路，并形成了成熟的计算方法。在不影响传感器其他性能的基础上，将所有传感器的输出按照一个定值进行补偿。该值可以根据客户要求而随意调节。经实际测试，满量程温度特性调整效果和以前没有变化，归一化输出精度可达±1％FS。

附图说明

图1是扩散硅压力传感器原理图；

图2是本发明恒流源扩散硅压力传感器原理图；

图3是本发明恒压源扩散硅压力传感器原理图。

具体实施方式

如图1所示，定义：

满量程输出：Sc＝V1c-V0c    Sh＝V1h-V0h

传感器内阻：Rc＝Ec/I    Rh＝Eh/I

其中，S：满量程输出；R：传感器输入阻抗；V：传感器输出电压；E：传感器输入电压；满压力；0：零压力；c：低温；h：高温；n：常温。

如图2所示图中R1、R2构成了扩散硅压力传感器满量程温度调整电路和满量程输出调整电路，原始电路(仅可以调整满量程温度特性)只有R2，而没有R1，在有R1和R2条件下，要求：1、Sc＝Sh；2、Sc＝Sh＝100mV(该处100mV就是归一化的指定值，也可以指定其他值。)

因为传感器输出和传感器供电(恒流源供电)成正比，所以条件1可写为

且：

所以：

整理得：

常温(n代表常温)下，Sn＝V1n-V0n，所以条件2可变换为下式：

(常温时定义归一化输出)

将(a)式带入得：

$\frac{\mathrm{Sn}-100}{100}R2-R1=\mathrm{Rn}$

和(b)式综合得：

$R2=(\frac{\mathrm{ScRh}-\mathrm{ShRc}}{\mathrm{Sh}-\mathrm{Sc}}+\mathrm{Rn})\frac{100}{\mathrm{Sn}}\·\·\·\·\·\·\left(1\right)$

再和(b)式综合得：

$R1=\left(\frac{\mathrm{ScRh}-\mathrm{ShRc}}{\mathrm{Sh}-\mathrm{Sc}}\right)-(\frac{\mathrm{ScRh}-\mathrm{ShRc}}{\mathrm{Sh}-\mathrm{Sc}}+\mathrm{Rn})\frac{100}{\mathrm{Sn}}$

若：用Rc和Sc替代Rn和Sn，则(1)式变为：

$R2=\frac{100(\mathrm{Rh}-\mathrm{Rc})}{\mathrm{Sh}-\mathrm{Sc}}$

若：用Rh和Sh替代Rn和Sn，则(1)式变为：

$R2=\frac{100(\mathrm{Rh}-\mathrm{Rc})}{\mathrm{Sh}-\mathrm{Sc}}$

两种结果相同，则简化为：

$R1=\frac{\mathrm{ScRh}-\mathrm{ShRc}}{\mathrm{Sh}-\mathrm{Sc}}-\frac{100(\mathrm{Rh}-\mathrm{Rc})}{\mathrm{Sh}-\mathrm{Sc}}=\frac{\mathrm{ScRh}-\mathrm{ShRc}-100(\mathrm{Rh}-\mathrm{Rc})}{\mathrm{Sh}-\mathrm{Sc}}\·\·\·\·\·\·\left(3\right)$

简化：(1)为全公式，(2)和(3)为简化公式.

故只要测试出高低温下的传感器各个参数，即可计算出R1和R2的值，通过激光调阻，将固化在厚膜电路上的电阻调整到目标值，即可对传感器的满度温度特性和满度输出进行补偿，经实际测试，满量程温度特性调整效果和以前没有变化，归一化输出精度可达±1％FS。

如图3所示，因为传感器输出和传感器供电(恒压源供电)成正比，所以：

注：1、S′补偿后传感器满量程输出；S补偿前传感器满量程输出

2、传感器性能测试仍然用恒流源，补偿后成为恒压源供电传感器根据条件1 Sc＝Sh有：

可得： $\frac{R1R2}{R1+R2}=\frac{\mathrm{ScSh}-\mathrm{ShSc}}{\mathrm{Sh}-\mathrm{Sc}}\·\·\·\·\·\·\left(1\right)$

根据条件2有：S′＝100mV，(E＝10VDC)，可得：

令：

所以：S□R2＝K□R(R1+R2)+KR1□R2

代入高低温下标：

Sh□R2＝K□Rh(R1+R2)+KR1□R2

Sc□R2＝K□Rc(R1+R2)+KR1□R2

两式相差：

$\frac{R2}{R1+R2}=\frac{K(\mathrm{Rh}-\mathrm{Rc})}{\mathrm{Sh}-\mathrm{Sc}}\·\·\·\·\·\·\left(2\right)$

(1)式/(2)式得：

(其中

)

代入(2)式得：

故只要测试出高低温下的传感器各个参数，即可计算出R1和R2的值，通过激光调阻，将固化在厚膜电路上的电阻调整到目标值，即可对传感器的满度温度特性和满度输出进行补偿，经实际测试，满量程温度特性调整效果和以前没有变化，归一化输出精度可达±1％FS。

Claims (1)

1.一种扩散硅压力传感器的归一化补偿方法，包括扩散硅传感器桥型电路，其特征是，先在桥型电路电流输入端或电压输入端串接第一电阻R1，然后设置第二电阻R2与第一电阻R1及桥型电路并联。

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