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针对压阻式压力传感器在应用中易发生温度漂移的问题,开发了一种智能压阻式传感器温度补偿系统。该方法利用现代信号调理技术,以信号调理芯片为核心,通过插值法对采集的温度补偿参数进行拟合,从而实现了对压阻式压力传感器温度漂移的高精度补偿。
在实际应用中,大多数压力传感器为集成单臂电桥和差分输出信号的压阻式传感器,这类传感器具有高灵敏度、高线性度、稳定性好等优点,但是由于硅压阻传感器使用的半导体材料——硅的固有特性,使得该传感器存在一致性差、温度漂移和非线性等问题[1],同时由于其扩散电阻的温度系数较大和制作工艺,使其在宽温区的高精度受限[2]。
软件补偿是利用计算机的强处理能力,通过一系列的补偿算法对压力传感器因温度变化所产生的漂移进行修正。这种方法不仅可以补偿温度变化对压力传感器造成的影响,同时还可改善非线性指标,是提高压力传感器精度的一种有效方法。与硬件补偿相比, 软件补偿的效果好、精度高且成本低。
1 补偿流程及核心算法
1.1 传感器补偿流程设计
本文所设计的温度补偿系统对压阻式压力传感器的补偿分为两部分:预补偿过程和在温度预设点下的正式补偿过程。由于不同的压阻式压力传感器桥路电阻、灵敏度、输出电压范围等参数存在很大差异,需要使用前在常温下对压力传感器进行预补偿,以保证芯片内部电路工作在线性及可调节的范围内。预补偿流程图如图1所示。预补偿过程通常在常温下进行,目的是计算正式补偿过程中所需要的各种寄存器的初始化值。在预补偿之后,可以进入正式补偿流程。
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