一种压力传感器的温度补偿系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及压力信号测量领域，特别设及一种压力传感器的溫度补偿系统及方 法。
【背景技术】
[0002] 输出随溫度漂移的现象是娃压阻式压力传感器的固有特性，需要采取溫度补偿措 施修正其输出W消除溫度的影响。目前，溫度补偿方式有Ξ种:一是模拟补偿，在娃压阻式 压力传感器输入输出端串联和并联电阻、热敏元件等无源器件，通过分流或分压的方式降 低娃压阻式压力传感器输出受溫度的影响；该方法电路简单，但调试困难，补偿精度不高。 二是数字补偿，测量娃压阻式压力传感器的输出信号和测量溫度信号，并转换为数字信号， 通过补偿算法求解出测量压力的数值;该方法补偿精度高，但要求较多的标定溫度点，否则 影响测量精度。Ξ是模拟补偿与数字补偿相结合，该方法利用模拟补偿降低娃压阻式压力 传感器受溫度的影响，W减小测量溫度所带来的测量误差，但本质上是属于数字补偿，测量 精度受到标定溫度点的选取和个数的影响。
[0003] 随着娃压阻式压力传感器在各个领域的广泛应用和发展，对娃压阻式压力传感器 的工作溫度范围和精度提出了更高的要求。但是，工作溫度范围越宽，娃压阻式压力传感器 输出与溫度关系越难W求解。现有的补偿方法为了适应更宽的工作溫度范围只有增加标定 溫度点，但对于使用只可W有Ξ个标定溫度点的集成信号调理忍片的娃压阻式压力传感 器，则会损失测量精度，甚至无法完成溫度补偿。
【发明内容】
[0004] 本发明目的是提供一种压力传感器的溫度补偿系统及方法，解决现有技术中存在 的上述问题。
[0005] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
[0006] 一种压力传感器的溫度补偿系统，包括待补偿压力传感器和变送器；
[0007] 所述待补偿压力传感器为恒流源驱动式娃压阻式压力传感器；
[000引所述变送器包括恒流源、模拟补偿模块、模数转换模块和数字补偿模块；
[0009] 所述恒流源，其用于提供所述待补偿压力传感器的驱动电源；
[0010] 所述模拟补偿模块，其用于将所述待补偿压力传感器的输出电压进行转换，使转 换输出电压在压力一定的情况下与所述待补偿压力传感器的输入电压之间的关系可被二 次多项式曲线拟合；
[0011] 所述模数转换模块，其用于根据预设的Ξ个标定溫度点和两个标定压力，采集在 每个所述标定压力下每个所述标定溫度点所对应的所述输入电压和所述转换输出电压;其 还用于采集测量压力所对应的所述输入电压和所述转换输出电压;其中，所述Ξ个标定溫 度点在所述待补偿压力传感器的工作溫度范围内，所述两个标定压力在所述待补偿压力传 感器的测量范围内；
[0012] 所述数字补偿模块，其用于根据每个所述标定压力下每个所述标定溫度点所对应 的所述输入电压和所述转换输出电压，求解每个所述标定压力下表征所述转换输出电压与 所述输入电压之间的关系的二次多项式曲线方程;其还用于根据所述测量压力所对应的所 述输入电压和所述转换输出电压、所述二次多项式曲线方程及所述标定压力求解所述测量 压力的数值。
[0013] 本发明的有益效果是:利用待补偿压力传感器的输入电压作为溫度信号，模拟补 偿模块将待补偿压力传感器的输出电压进行转换，使转换输出电压在压力一定的情况下与 待补偿压力传感器的输入电压之间的关系可被二次多项式曲线拟合，从而在数字补偿模块 中仅需Ξ个标定溫度点即可确定每个标定压力下表征转换输出电压与输入电压之间的关 系的二次多项式曲线方程，进而求解测量压力的数值，完成整个溫度补偿过程;将模拟补偿 和数字补偿相结合，实现仅需Ξ个标定溫度点的恒流源驱动式娃压阻式压力传感器的溫度 补偿;且变送器在整个溫度补偿过程中无需采集待补偿压力传感器的工作溫度，变送器和 待补偿压力传感器可分离安装，避免变送器处于待补偿压力传感器所处的恶劣测量环境， 并且使待补偿压力传感器的工作溫度范围不再受变送器的工作溫度范围的局限;本发明适 用于需要与变送器分离、工作溫度范围较广、随溫度变化线性较差的恒流源驱动式娃压阻 式压力传感器的溫度补偿，在提高测量精度的同时，还降低了产品的生成成本。
[0014] 在上述技术方案的基础上，本发明还可W做如下改进。
[0015] 进一步，所述模拟补偿模块为电阻网络。
[0016] 采用上述进一步方案的有益效果是，电阻网络利于模拟补偿模块的构建。
[0017] 进一步，所述电阻网络包括第一电阻、第二电阻、第Ξ电阻和第四电阻；
[0018] 所述第一电阻一端接地，另一端与所述待补偿压力传感器的第一负输入端电连 接；
[0019] 所述第二电阻一端接地，另一端与所述待补偿压力传感器的第二负输入端电连 接；
[0020] 所述第Ξ电阻一端与所述待补偿压力传感器的正输入端电连接，另一端与所述待 补偿压力传感器的负输出端电连接；
[0021] 所述第四电阻一端与所述待补偿压力传感器的正输入端电连接，另一端与所述待 补偿压力传感器的正输出端电连接。
[0022] 采用上述进一步方案的有益效果是，利于改变待补偿压力传感器零位溫漂、灵敏 度和满位溫漂。
[0023] 本发明的另一技术方案如下：
[0024] 一种压力传感器的溫度补偿方法，包括如下步骤：
[0025] 步骤1，构建模拟补偿模块，将所述待补偿压力传感器的输出电压进行转换，使转 换输出电压在压力一定的情况下与所述待补偿压力传感器的输入电压之间的关系可被二 次多项式曲线拟合；
[0026] 步骤2,在所述待补偿压力传感器的工作溫度范围内预设Ξ个标定溫度点，在所述 待补偿压力传感器的测量范围内预设两个标定压力，采集在每个所述标定压力下每个所述 标定溫度点所对应的所述输入电压和所述转换输出电压;根据每个所述标定压力下每个所 述标定溫度点所对应的所述输入电压和所述转换输出电压，求解每个所述标定压力下表征 所述转换输出电压与所述输入电压之间的关系的二次多项式曲线方程；
[0027]步骤3,采集测量压力所对应的所述输入电压和所述转换输出电压，根据所述测量 压力所对应的所述输入电压和所述转换输出电压、所述二次多项式曲线方程及所述标定压 力求解所述测量压力的数值。
[00%]在上述技术方案的基础上，本发明还可W做如下改进。
[0029] 进一步，所述构建模拟补偿模块具体实现为构建电阻网络，调节所述电阻网络中 的电阻的阻值，使转换输出电压在压力一定的情况下与所述待补偿压力传感器的输入电压 之间的关系可被二次多项式曲线拟合。
[0030] 进一步，所述电阻网络包括第一电阻、第二电阻、第Ξ电阻和第四电阻；
[0031] 所述第一电阻一端接地，另一端与所述待补偿压力传感器的第一负输入端电连 接；
[0032] 所述第二电阻一端接地，另一端与所述待补偿压力传感器的第二负输入端电连 接；
[0033] 所述第Ξ电阻一端与所述待补偿压力传感器的正输入端电连接，另一端与所述待 补偿压力传感器的负输出端电连接；
[0034] 所述第四电阻一端与所述待补偿压力传感器的正输入端电连接，另一端与所述待 补偿压力传感器的正输出端电连接。
[0035] 进一步，所述步骤1的具体实现包括如下步骤：
[0036] 步骤11，构建电阻网络；
[0037] 步骤12，调节所述电阻网络中的电阻的阻值；
[0038] 步骤13,采集每个所述标定压力下多个溫度点所对应的所述输入电压和所述转换 输出电压；
[0039] 步骤14,对每个所述标定压力所对应的所述输入电压和所述转换输出电压进行二 次多项式曲线拟合，并导出表征拟合精度的可靠性参数；
[0040] 步骤15,判断每个可靠性参数是否均符合如下第一公式；是，则结束所述步骤1; 否，则返回执行所述步骤12;
[0041 ] 所述第一公式如下所示：
[0042] 1-R| <0.0002
[0043] 其中，所述R为所述可靠性参数。
[0044] 采用上述进一步方案的有益效果是，通过可靠性参数验证每个标定压力所对应的 输入电压和转换输出电压被二次多项式曲线拟合的拟合精度，并将调节电阻的阻值和验证 拟合精度相结合，不断提高拟合精度，从而提高模拟补偿质量，保证数值补偿准确性。
[0045] 进一步，所述步骤2的具体实现包括如下步骤：
[0046] 步骤21，在所述待补偿压力传感器的工作溫度范围内预设Ξ个标定溫度点，在所 述待补偿压力传感器的测量范围内预设两个标定压力，采集在每个所述标定压力下每个所 述标定溫度点所对应的所述输入电压和所述转换输出电压；