CN106290487A - 一种半导体气体传感器温度补偿方法 - Google Patents

一种半导体气体传感器温度补偿方法 Download PDF

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Abstract

本案为一种半导体气体传感器温度补偿方法，包括以下步骤：步骤1)：通过工控机在多个气体传感器中选择一气体传感器进行测试；步骤2)：控制多路传感器测试气体座提供给多个气体传感器测试所需的气体浓度值；步骤3)：通过气体浓度控制仪改变多个气体传感器测试所需的气体浓度值；步骤4)：通过工控机控制高低温箱为多个气体传感器改变温度补偿所需的温度环境；步骤5)：改变多个气体传感器测试所需的气体浓度值；步骤6)：将所有初始数据传送给工控机；步骤7)：在电桥上增加补偿电阻，形成补偿电阻网络；步骤8)：重复步骤一至八，直至在所有通道中均已形成补偿电阻网络。本案的半导体气体传感器温度补偿方法简单实用、灵活方便、易于推广。

Description

一种半导体气体传感器温度补偿方法
技术领域
本发明涉及传感器测试方法，特别是涉及一种半导体气体传感器温度补偿方法。
背景技术
气体传感器受外部影响较大，尤其是测试是外部温度对其测试结果影响较大，因此，国内的传感器厂家目前大多是采用经验补偿法来进行气体传感器的温度补偿，即在所有同批次的产品上加同样的补偿电阻，补偿后再测试，根据漂移量再反复修正电阻值，这样的温度补偿方法效率低，且该半导体气体传感器温度补偿方法的补偿精度也得不到保障。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种半导体气体传感器温度补偿方法，以实现气体传感器的批量化、高精度温度补偿。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种半导体气体传感器温度补偿方法，包括以下步骤：
步骤1)：通过工控机控制多通道电桥测试模块在多个气体传感器中选择一气体传感器进行测试，通过工控机控制高低温箱为所述多个气体传感器提供温度补偿所需的温度环境；
步骤2)：通过气体浓度控制仪控制多路传感器测试气体座提供给所述多个气体传感器测试所需的气体浓度值，接着通过可编程电源向多通道电桥测试模块选择的气体传感器提供基准电压，接着通过万用表采集多通道电桥测试模块选择的气体传感器的电桥的初始数据；
步骤3)：通过气体浓度控制仪控制所述多路传感器测试气体座改变所述多个气体传感器测试所需的气体浓度值，再通过万用表采集多通道电桥测试模块选择的气体传感器的电桥的初始数据；
步骤4)：通过工控机控制高低温箱为所述多个气体传感器改变温度补偿所需的温度环境，再通过气体浓度控制仪控制所述多路传感器测试气体座提供给所述多个气体传感器测试所需的气体浓度值，接着通过万用表采集多通道电桥测试模块选择的气体传感器的电桥的初始数据；
步骤5)：通过气体浓度控制仪控制所述多路传感器测试气体座改变所述多个气体传感器测试所需的气体浓度值，再通过万用表采集多通道电桥测试模块选择的气体传感器的电桥的初始数据；
步骤6)：通过万用表将所有初始数据传送给工控机，再通过工控机根据所述初始数据得出补偿数据，形成所述气体传感器的电桥的补偿电阻网络；
步骤7)：在电桥上增加补偿电阻，形成补偿电阻网络；
步骤8)：重复步骤一至步骤八，直至在所有通道中均已形成该通道中的气体传感器的电桥的补偿电阻网络。
优选的是，所述的半导体气体传感器温度补偿方法，其中，所述步骤一中，温度补偿所需的温度环境为20℃。
优选的是，所述的半导体气体传感器温度补偿方法，其中，所述步骤二中，测试所需的气体浓度值为零。
优选的是，所述的半导体气体传感器温度补偿方法，其中，所述步骤三中，测试所需的气体浓度值为满量程气体浓度值。
优选的是，所述的半导体气体传感器温度补偿方法，其中，所述步骤四中，温度补偿所需的温度环境为60℃。
优选的是，所述的半导体气体传感器温度补偿方法，其中，所述步骤四中，测试所需的气体浓度值为零。
优选的是，所述的半导体气体传感器温度补偿方法，其中，所述步骤五中，测试所需的气体浓度值为满量程气体浓度值。
优选的是，所述的半导体气体传感器温度补偿方法，其中，所述电桥包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，所述第一电阻与所述第二电阻串联，所述第三电阻与所述第四电阻串联，所述串联后的第一电阻和第二电阻与所述串联后的第三电阻和第四电阻并联。
优选的是，所述的半导体气体传感器温度补偿方法，其中，所述补偿电阻网络包括桥臂补偿单元和桥路补偿单元，所述桥臂补偿单元用于减小或增大电桥中某个桥臂中的电阻阻值，所述桥路补偿单元用于减小或增大整个电桥的电阻阻值。
优选的是，所述的半导体气体传感器温度补偿方法，其中，高低温箱是由用于改变所属半导体气体传感器气敏材料温度的加热器组成，所述加热器根据环境温度自动调整加热功率。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：(1)通过所述压力传感器温度补偿***及其温度补偿方法，可以实现批量压力传感器的温度补偿，分别针对每一只传感器在不同温度下进行测试并计算其电桥中电阻的阻值，根据补偿的数学模型通过工控机精确计算每只传感器所需要的补偿电阻网络，并根据计算出的数据挑选电阻焊接到电桥中形成补偿电阻网络，完成每只传感器的精密温度补偿；(2)另一方面，当半导体气体传感器工作时，当环境温度变化时，通过改变半导体气体传感器的加热器功率，使传感器的气敏材料工作在温度恒定的状态，从而使半导体气体传感器不受环境温度的影响，工作更加稳定，精度更高。本案的半导体气体传感器温度补偿方法使得该传感器具有使用方便、灵敏度高、精度高的优点，该方法具有简单实用、灵活方便、易于推广的优点。
附图说明
图1为本发明实施例提供的半导体气体传感器温度补偿方法流程图；
图2为本发明实施例提供的半导体气体传感器温度补偿方法中补偿***的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的半导体气体传感器温度补偿方法中温度补偿前的电桥的结构图；
图4为本发明实施例提供的半导体气体传感器温度补偿方法中温度补偿后的电桥的结构图。
图中，1：多路传感器测试压力座；2：半导体气体传感器；3：高低温箱；4：压力控制仪；5：气压管路；6：多通道电桥测试模块；7：可编程电源；8：万用表；9：工控机；G1：第一电阻；G2：第二电阻；G3：第三电阻；G4：第四电阻；R1：第一补偿电阻；R2：第二补偿电阻；R3：第三补偿电阻；R4：第四补偿电阻；R5：第五补偿电阻；R6：第六补偿电阻；R7：第七补偿电阻；Vi+：基准电压正极；Vi-：基准电压负极；Vo+：输出电压正极；Vo-：输出电压负极。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
一种半导体气体传感器温度补偿方法，请参阅附图1和2，包括以下步骤：
步骤1)：通过工控机控制多通道电桥测试模块在多个气体传感器中选择一气体传感器进行测试，通过工控机控制高低温箱为多个气体传感器提供温度补偿所需的温度环境；
步骤2)：通过气体浓度控制仪控制多路传感器测试气体座提供给多个气体传感器测试所需的气体浓度值，接着通过可编程电源向多通道电桥测试模块选择的气体传感器提供基准电压，接着通过万用表采集多通道电桥测试模块选择的气体传感器的电桥的初始数据；
步骤3)：通过气体浓度控制仪控制所述多路传感器测试气体座改变所述多个气体传感器测试所需的气体浓度值，再通过万用表采集多通道电桥测试模块选择的气体传感器的电桥的初始数据；
步骤4)：通过工控机控制高低温箱为多个气体传感器改变温度补偿所需的温度环境，再通过气体浓度控制仪控制多路传感器测试气体座提供给多个气体传感器测试所需的气体浓度值，接着通过万用表采集多通道电桥测试模块选择的气体传感器的电桥的初始数据；
步骤5)：通过气体浓度控制仪控制多路传感器测试气体座改变多个气体传感器测试所需的气体浓度值，再通过万用表采集多通道电桥测试模块选择的气体传感器的电桥的初始数据；
步骤6)：通过万用表将所有初始数据传送给工控机，再通过工控机根据初始数据得出补偿数据，形成气体传感器的电桥的补偿电阻网络；
步骤7)：在电桥上增加补偿电阻，形成补偿电阻网络；
步骤8)：重复步骤一至步骤八，直至在所有通道中均已形成该通道中的气体传感器的电桥的补偿电阻网络，温度补偿前、后的电桥的结构图请参阅附图3和4。
进一步的，步骤一中，温度补偿所需的温度环境为20℃。
进一步的，步骤二中，测试所需的气体浓度值为零。
进一步的，步骤三中，测试所需的气体浓度值为满量程气体浓度值。
进一步的，步骤四中，温度补偿所需的温度环境为60℃。
进一步的，步骤四中，测试所需的气体浓度值为零。
进一步的，步骤五中，测试所需的气体浓度值为满量程气体浓度值。
进一步的，电桥包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，第一电阻与第二电阻串联，第三电阻与第四电阻串联，串联后的第一电阻和第二电阻与所述串联后的第三电阻和第四电阻并联。
进一步的，补偿电阻网络包括桥臂补偿单元和桥路补偿单元，桥臂补偿单元用于减小或增大电桥中某个桥臂中的电阻阻值，桥路补偿单元用于减小或增大整个电桥的电阻阻值。
通过所述压力传感器温度补偿***及其温度补偿方法，可以实现批量压力传感器的温度补偿，分别针对每一只传感器在不同温度下进行测试并计算其电桥中电阻的阻值，根据补偿的数学模型通过工控机精确计算每只传感器所需要的补偿电阻网络，并根据计算出的数据挑选电阻焊接到电桥中形成补偿电阻网络，完成每只传感器的精密温度补偿。
进一步的，高低温箱是由用于改变所属半导体气体传感器气敏材料温度的加热器组成，所述加热器根据环境温度自动调整加热功率。当半导体气体传感器工作时，当环境温度变化时，通过改变半导体气体传感器的加热器功率，使传感器的气敏材料工作在温度恒定的状态，从而使半导体气体传感器不受环境温度的影响，工作更加稳定，精度更高。本案的半导体气体传感器温度补偿方法使得该传感器具有使用方便、灵敏度高、精度高的优点，该方法具有简单实用、灵活方便、易于推广的优点。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种半导体气体传感器温度补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)：通过工控机控制多通道电桥测试模块在多个气体传感器中选择一气体传感器进行测试，通过工控机控制高低温箱为所述多个气体传感器提供温度补偿所需的温度环境；
步骤2)：通过气体浓度控制仪控制多路传感器测试气体座提供给所述多个气体传感器测试所需的气体浓度值，接着通过可编程电源向多通道电桥测试模块选择的气体传感器提供基准电压，接着通过万用表采集多通道电桥测试模块选择的气体传感器的电桥的初始数据；
步骤3)：通过气体浓度控制仪控制所述多路传感器测试气体座改变所述多个气体传感器测试所需的气体浓度值，再通过万用表采集多通道电桥测试模块选择的气体传感器的电桥的初始数据；
步骤4)：通过工控机控制高低温箱为所述多个气体传感器改变温度补偿所需的温度环境，再通过气体浓度控制仪控制所述多路传感器测试气体座提供给所述多个气体传感器测试所需的气体浓度值，接着通过万用表采集多通道电桥测试模块选择的气体传感器的电桥的初始数据；
步骤5)：通过气体浓度控制仪控制所述多路传感器测试气体座改变所述多个气体传感器测试所需的气体浓度值，再通过万用表采集多通道电桥测试模块选择的气体传感器的电桥的初始数据；
步骤6)：通过万用表将所有初始数据传送给工控机，再通过工控机根据所述初始数据得出补偿数据，形成所述气体传感器的电桥的补偿电阻网络；
步骤7)：在电桥上增加补偿电阻，形成补偿电阻网络；
步骤8)：重复步骤一至步骤八，直至在所有通道中均已形成该通道中的气体传感器的电桥的补偿电阻网络。
2.根据权利要求1所述的半导体气体传感器温度补偿方法，其特征在于，所述步骤一中，温度补偿所需的温度环境为20℃。
3.根据权利要求1所述的半导体气体传感器温度补偿方法，其特征在于，所述步骤二中，测试所需的气体浓度值为零。
4.根据权利要求1所述的半导体气体传感器温度补偿方法，其特征在于，所述步骤三中，测试所需的气体浓度值为满量程气体浓度值。
5.根据权利要求1所述的半导体气体传感器温度补偿方法，其特征在于，所述步骤四中，温度补偿所需的温度环境为60℃。
6.根据权利要求1所述的半导体气体传感器温度补偿方法，其特征在于，所述步骤四中，测试所需的气体浓度值为零。
7.根据权利要求1所述的半导体气体传感器温度补偿方法，其特征在于，所述步骤五中，测试所需的气体浓度值为满量程气体浓度值。
8.根据权利要求1所述的半导体气体传感器温度补偿方法，其特征在于，所述电桥包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，所述第一电阻与所述第二电阻串联，所述第三电阻与所述第四电阻串联，所述串联后的第一电阻和第二电阻与所述串联后的第三电阻和第四电阻并联。
9.根据权利要求1所述的半导体气体传感器温度补偿方法，其特征在于，所述补偿电阻网络包括桥臂补偿单元和桥路补偿单元，所述桥臂补偿单元用于减小或增大电桥中某个桥臂中的电阻阻值，所述桥路补偿单元用于减小或增大整个电桥的电阻阻值。
10.根据权利要求1所述的半导体气体传感器温度补偿方法，其特征在于，高低温箱是由用于改变所属半导体气体传感器气敏材料温度的加热器组成，所述加热器根据环境温度自动调整加热功率。
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