一种硅压阻式压力传感器温度漂移的补偿方法与流程

本发明涉及应用到硅压阻式压力传感器的信号调理的电路设计的相关技术领域，特别是一种压力传感器的温度漂移的补偿方法。

背景技术：

硅压阻式压力传感器利用惠斯登电桥原理测量物体所受压力值，一般是在圆形硅膜片上扩散出四个相等的电阻，将它们连成一个惠斯登电桥，如图1所示。

由于硅材料的特性，硅压阻式压力传感器在不同温度下的压力响应特性是不一致的。为了避免温度对压力传感器的影响，提高了压力传感器的在不同温度点下的线性特性，需要对压力传感器进行相应的温度补偿。

技术实现要素：

本发明目的在于克服以上现有技术之不足，提供一种硅压阻式压力传感器温度漂移的补偿方法，具体有以下技术方案实现：

所述硅压阻式压力传感器温度漂移的补偿方法，包括如下步骤：

1)在温度区间[T₁，T₂]内，T₁、T₂均为温度值，且T₁<T₂，选取若干个温度点T，保持温度T不变，采集不同压力P下的压力输出值，通过线性拟合方法，计算出压力输出值的一阶线性公式，再根据式一阶线性公式通过对各温度点的零点a和灵敏度b进行二阶线性拟合，计算出各温度点的二阶拟合公式a(T)和b(T)，得到不同温度点T对应的零点a_T和灵敏度b_T；

2)在温度区间[T₁，T₂]内，设定已知选取的拟合温度点T，通过判断该温度点T所在的拟合温度区间[T₃，T₄]，T₁、T₂、T₃、T₄均为温度值，且T₁＜T₃≤T≤T₄＜T₂，通过线性差值公式计算该温度点T的压力输出值U_T，其中U₃、U₄分别为温度点T₃、T₄下的压力输出值；

3)根据式(2)计算出补偿后的压力输出值U′_T，式(2)中，a₀是常温下的传感器的零位，b₀是常温下的传感器的灵敏度

所述的硅压阻式压力传感器温度漂移的补偿方法的进一步设计在于，所述步骤1)中的一阶线性公式如式(1)，式(1)中a_T、b_T分别为在某一温度T℃下的传感器的零位与灵敏度，P为传感器被测量压力值；U_T为传感器压力输出值

U_T＝a_T+b_T×P(1)。

所述的硅压阻式压力传感器温度漂移的补偿方法的进一步设计在于，所述步骤1)中

a(T)＝a₀+α(T-T₀)*Y(FS)

b(T)＝b₀+β(T-T₀)*Y(FS) (3)

其中，α为零位温度系数；β为灵敏度温度系数，Y(FS)为满量程输出值。

本发明的优点如下：

本发明提供了的硅压阻式压力传感器温度漂移的补偿方法，可应用硅压阻式压力传感器的信号调理电路设计，提高硅压阻式压力传感器的输出稳定性。

附图说明

图1是本发明一种硅压阻式压力传感器温度漂移的补偿方法的原理框图。

图2是硅压阻式压力传感器的惠斯登电桥示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明方案进行详细说明。

本实施例的硅压阻式压力传感器温度漂移的补偿方法，包括如下步骤：

1)在温度区间[T₁，T₂]内，T₁、T₂均为温度值，且T₁＜T₂，选取若干个温度点T，保持温度T不变，采集不同压力P下的压力输出值，通过线性拟合方法，计算出压力输出值的一阶线性公式，再根据式一阶线性公式通过对各温度点的零点a和灵敏度b进行二阶线性拟合，计算出各温度点的二阶拟合公式a(T)和b(T)，根据所述二阶拟合公式a(T)和b(T)得到不同温度点T对应的零点a_T和灵敏度b_T；

2)在温度区间[T₁，T₂]内，设定已知选取的拟合温度点T，通过判断该温度点T所在的拟合温度区间[T₃，T₄]，T₁、T₂、T₃、T₄均为温度值，且T₁＜T₃≤T≤T₄＜T₂，通过线性差值公式计算该温度点T的压力输出值U_T，其中U₃、U₄分别为温度点T₃、T₄下的压力输出值；

3)根据式(2)计算出补偿后的压力输出值U′_T，式(2)中，a₀是常温下的传感器的零位，b₀是常温下的传感器的灵敏度

步骤1)中的一阶线性公式如式(1)，式(1)中a_T、b_T分别为在某一温度T℃下的传感器的零位与灵敏度，P为传感器被测量压力值；U_T为传感器压力输出值

U_T＝a_T+b_T×P(1)。

由式1可得压力传感器在室温下的输出为：

U₀＝a₀+b₀×P (4)

其中，

a(T)＝a₀+α(T-T₀)*Y(FS)

b(T)＝b₀+β(T-T₀)*Y(FS) (3)

其中，α为零位温度系数；β为灵敏度温度系数，Y(FS)为满量程输出值。

由式(1)、(2)、(3)、(4)进一步可得，经温度补偿后的压力输出值U′_T为：

硅压阻式压力传感器的响应随着温度变化而变化，如表1所示。该传感器的量程为0～35kPa(表压)，补偿温度为0～50℃，激励电源为1mA。

表1硅压力传感器随温度变化的压力输出值

保持温度T不变，对压力P和输出值U_T进行拟合，得到一阶线性拟合公式；对不同温度下的零位a和灵敏度b进行拟合，得到二阶线性拟合公式a(T)和b(T)。

当T_A≤T≤T_B时，T℃的压力输出值为：

由式(5)可推算出传感器其他温度点的压力输出值，将结果代入公式(4)可得补偿后的压力输出值。

经本发明算法补偿后各点的补偿结果，如下表2所示：

表2算法温度补偿后各点的补偿结果

经本发明算法补偿后其余温度点的补偿结果，如下表3所示：

表3线性插值算法温度补偿后各点的补偿结果

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其本发明构思加以等同替换或改变，都涵盖在本发明的保护范围之内。