压力传感器的温度补偿
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压力传感器温度漂移补偿的电路设计提纲:1. 压力传感器温度漂移原因以及补偿方法2. 压力传感器温度漂移补偿电路设计原理3. 压力传感器温度漂移补偿电路设计流程及具体方法4. 压力传感器温度漂移补偿电路设计中的参数选择与优化5. 压力传感器温度漂移补偿电路设计实验分析1. 压力传感器温度漂移原因以及补偿方法压力传感器温度漂移是由于传感器芯片内部的温度变化导致的电学参数变化,从而影响传感器的输出精度。
通常,压力传感器的静态输出误差会随着环境温度的变化而变化,这是由于传感器中电路元器件和传感器本身特性随温度变化引起的。
针对这个问题,可以采用温度补偿技术实现传感器输出的稳定。
其中,温度补偿方法主要包括零点补偿和灵敏度补偿两种。
2. 压力传感器温度漂移补偿电路设计原理压力传感器温度漂移补偿电路设计的原理就是通过对传感器信号进行处理,利用基准电压和检测到的电信号之间的差异实现漂移调整。
其具体原理是将传感器测量信号与基准电压进行比较,并对比较结果进行补偿,从而达到降低温度影响,提高传感器输出稳定性的目的。
3. 压力传感器温度漂移补偿电路设计流程及具体方法压力传感器温度漂移补偿电路的设计流程主要包括系统分析、电路分析、参数选择、电路综合和测试等步骤。
在具体方法方面,可以采用基于模拟电路的温度补偿电路设计方案,也可以采用基于数字信号处理的技术实现补偿处理。
4. 压力传感器温度漂移补偿电路设计中的参数选择与优化在压力传感器温度漂移补偿电路设计的过程中需要对电路中关键参数进行优化选择。
这些关键参数包括放大器增益、滤波器频率、校准电阻等。
在选择这些参数时需要考虑系统要求、可行性和成本等因素,从而根据需求进行系统参数的优化设计。
5. 压力传感器温度漂移补偿电路设计实验分析压力传感器温度漂移补偿电路设计实验较多,可以通过实验对设计的电路进行验证,获取补偿电路的性能参数,如响应速度、精度和准确性等。
同时,也可以通过实验分析不同参数对补偿效果的影响,以便进一步优化设计。
硅压阻式压力传感器温度补偿建模与算法研究孙凤玲,于海超,王金文,方建雷,杨永刚(中国电子科技集团公司第四十九研究所,哈尔滨 150001)摘要:微电子技术的发展促进了硅传感器的加工工艺水平的提高,使硅传感器获得良好的一致性、稳定性和可靠性,而半导体的温度特性使硅压力传感器的零点和灵敏度随温度而发生漂移。
针对硅压阻式压力传感器这一“弱点”,介绍一种基于压力芯片的惠斯顿电桥建立外接电阻补偿网络的数学模型,利用MatLab优化工具箱提供的优化方法构建算法对补偿电阻求解,实现对温度漂移的补偿。
该方法更有助于基于硅压阻式压力芯片的O型产品的大规模量产。
关键词:硅压阻式压力传感器;漂移;中图分类号:TP212.1 文献标识码:A:(2007)07/0820048203Study on Modeling and Arithmetic for T emperatureCompensation of Si Piezoresistive SensorSUN Feng2ling,YU Hai2chao,WAN G Jin2wen,FAN G Jian2lei,YAN G Y ong2gang(T he49th Research I nstit ute,C E T C,Harbin150001,Chi na)Abstract:The developing of microelect ronic technique imp roves p rocessing technic of Si sensor, t he sensor p rovids excellent uniformization,stabilization,reliability,and so on.The temperat ure property of semico nductor makes zero and sensitivity of Si piezoresistive sensor drifts with tempera2 t ure.Aimming at t he weakness,mat hematic model based on external resistance compensation net2 work for Wheat stone bridge of p ressure chip was int roduced.Solution procedure of compensating resistance was achieved using MatLab’s optimizer.The met hod p romotes manufact ure of O EM production based on Si piezoresistive sensor chip s.K ey w ords:Si piezoresistive sensor;drift;wheat stone bridge;compensation;optimize1 引 言微电子技术的成熟给硅压力传感器的加工工艺提供了平台,提高了压力传感器芯片的制作水平,为大批量生产提供了技术保障,获得了更高的性能价格比。
温压补偿原理
本文介绍了温压补偿原理,首先介绍了温压补偿原理的基本概念,然后详细介绍了温压补偿的原理、方式、方法及其技术要点。
一、温压补偿原理基本概念
温压补偿(temperature compensation)是指把温度变化导致的物质性能变化的影响扩散到了压力传感器输出的信号中,使得输出信号受到温度变化的影响而发生变化,这种变化就需要通过温压补偿来抵消。
温压补偿是对压力传感器的压力信号进行补偿,让温度变化对压力信号的影响变得很小甚至可以忽略不计。
温压补偿的原理就是将温度变化的影响分解并进行补偿。
二、温压补偿的原理、方式和方法
1. 温压补偿的原理
温压补偿的原理是直接在压力传感器上安装一个特殊的热电偶,用它来采集温度信号,然后通过一个电压放大器来放大温度信号,最后再经过一个微处理器来对压力信号进行调节。
当温度变化时,热电偶会将温度变化信号发送给微处理器,微处理器会对温度信号进行处理并计算出压力信号因温度变化而发生变化的范围,然后对该范围的压力信号进行调节,使其受温度变化的影响变得非常小甚至可以忽略不计,从而达到补偿温度变化对压力信号影响的目的。
2. 温压补偿的方式
温压补偿的方式主要有两种,一种是电子补偿,另一种是机械补偿。
一、概述STM32压力传感器在工业控制、汽车电子和医疗设备等领域有着广泛的应用。
但是由于环境温度、供电电压等因素的变化,传感器的输出信号常常会受到影响,导致测量结果不准确。
对于压力传感器的数据进行补偿处理,是保证其性能稳定和输出准确的关键之一。
二、压力传感器的工作原理1. 压力传感器是一种能够将压力信号转换成电信号输出的传感器,其工作原理主要基于应变规。
当被测压力作用在传感器敏感元件上时,敏感元件产生应变,从而改变元件的电阻值,最终转换成电压信号输出。
2. 传感器的输出信号受到环境温度、供电电压等因素的影响,可能导致输出值的漂移和误差,因此需要通过算法进行补偿处理,提高传感器的准确度和稳定性。
三、压力传感器的补偿算法1. 温度补偿为了消除温度对传感器输出信号的影响,需要进行温度补偿处理。
具体的算法如下:- 采集环境温度数据,并与预先设定的标定温度数据进行比较;- 根据温度变化的规律,建立对应的补偿模型;- 将温度补偿模型应用到传感器的输出信号中,实现温度补偿处理。
2. 零点漂移补偿传感器输出信号在长时间使用后,可能会出现零点漂移,导致测量误差。
需要对传感器的零点偏移进行补偿处理。
具体的算法如下:- 通过特定的校准过程,获取传感器的零点偏移数据;- 记录零点偏移数据,并建立对应的补偿模型;- 将零点漂移补偿模型应用到传感器的输出信号中,实现零点漂移补偿处理。
四、应用案例以工业控制领域为例,我们可以将STM32压力传感器补偿算法应用到液压系统的控制中。
通过温度补偿和零点漂移补偿处理,可以提高液压系统的稳定性和准确度,从而保证工业设备的正常运行。
五、总结在STM32压力传感器的应用中,补偿算法是保证其性能稳定和输出准确的关键之一。
通过对环境温度、供电电压等因素的补偿处理,可以提高传感器的准确度和稳定性,从而满足不同领域的需求。
希望本文对读者在压力传感器的补偿算法方面有所帮助。
六、压力传感器的数据滤波处理传感器的输出信号受噪声干扰,可能会引起输出信号的波动或者干扰,因此需要对传感器的输出信号进行滤波处理。
单晶硅压力芯体温补1.引言1.1 概述概述单晶硅压力芯体是一种常用于测量压力的传感器元件,其基于单晶硅微加工技术制成。
随着科技的发展,单晶硅压力芯体的应用越来越广泛,但是在实际应用中,常常会受到温度的影响,从而影响其测量精度。
因此,温度补偿成为解决这一问题的关键技术。
本篇文章将对单晶硅压力芯体的温度补偿进行深入探讨。
首先,我们将介绍单晶硅压力芯体的基本原理,包括其结构和工作原理。
然后,我们将重点分析温度对单晶硅压力芯体测量结果的影响,特别是温度引起的误差。
接下来,我们将探讨温度补偿的必要性,阐述为何需要对单晶硅压力芯体进行温度补偿。
最后,我们将介绍目前常用的单晶硅压力芯体温补方法,以及这些方法对测量结果的改善效果。
通过本文的阅读,读者将对单晶硅压力芯体温度补偿的重要性有更加深刻的认识,并且了解到目前常用的温度补偿方法。
这对于在实际应用中选择合适的单晶硅压力芯体以及进行精确的压力测量具有重要意义。
本篇文章的结构将让读者更加清晰地理解单晶硅压力芯体温度补偿的相关知识,为读者进一步研究和应用提供了基础。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以如下编写:1.2 文章结构本文共分为三个主要部分。
首先,在引言部分,将对本文的研究背景和意义进行概述,并明确文章的目的。
其次,在正文部分,将详细介绍单晶硅压力芯体的基本原理和温度对其的影响。
最后,在结论部分,将阐述温度补偿的必要性,以及介绍单晶硅压力芯体温补的方法和效果。
在正文部分,将首先介绍单晶硅压力芯体的基本原理。
通过分析单晶硅材料的特性,解释其在压力测量中的工作原理。
同时,将介绍单晶硅压力芯体的结构和工作方式,以便读者对其有一个清晰的认识。
接着,将讨论温度对单晶硅压力芯体的影响。
考虑到温度的变化可能会导致压力测量的不准确性,将分析温度对单晶硅压力芯体的影响机制,并探讨温度补偿的必要性。
在结论部分,将强调温度补偿的重要性。
基于对温度影响的分析,将阐述为何需要对单晶硅压力芯体进行温度补偿,并介绍温度补偿的相关方法和效果。
压力传感器温度补偿技术压力传感器温度补偿技术摘要压力传感器是一种较为常用的传感器件,由于自身的非线性特点以及外界因素的影响,传感器的输出结果容易产生误差,其中温度的影响最大,因此,对传感器的温度补偿就显得尤为重要。
文章对目前常用的温度补偿方法进行了分析,在此基础上,提出了一种新的温度补偿方法,并对BP神经网络进行了改进,从研究结果来看,该方法有效提高了传感器的稳定性及精度。
关键词压力传感器;温度漂移;温度补偿压力传感器的输出结果精度容易受到多种因素的影响,其中,唯独是影响传感器输出精度的最主要因素。
目前,国内经常使用硬件补偿和软件补偿两类方法对压力传感器进行温度补偿。
硬件补偿方法调试难度较高、精度低、通用性也较差,在实际工程中应用时,难以去得较好的效果;而软件补偿方法有效弥补了硬件补偿的缺点,其中BP神经网络补偿在实际工程中运用十分广泛,但是典型BP神经网络补偿法虽然精确度高,但是整个流程过于复杂、整个过程耗时较长,因此,本文提出了一种基于主成分分析的BP神经网络补偿方法,希望对提高补偿效率和准确性起到一定的.作用。
1 典型BP神经网络补偿原理分析BP神经网络是目前研究中应用范围最广的神经网络模型之一,BP神经网络术语单向传输网络结构,整个信息传输的过程呈现出高度的非线性特点。
典型的BP神经网络结构包括输入层、隐含层和输出层3层结构。
通常情况下BP神经网络只有这3层结构,这主要是由于单隐层的BP神经网络既可以完成从任意n维到m 维的映射。
其典型结构如下图所示。
BP神经网络结构模型BP算法设计到了信息的正向传播以及误差的反向传播,信息首先从输入层传入,然后经过隐含层的处理传入输出层,最终输出的信息可以用下面的形式进行表示:其中:、分别代表了隐含层及输出层的权值;n0、n1分别对应了输入节点数及隐含层节点数。
输出层神经元的激励函数f1通常呈现出线性特点;而隐含层神经元的激励函数f2通常采用如下所示的形式在(0,1)的S型函数中进行输出:由于BP神经网络隐含层采用的传递函数为对数S型曲线,其输出范围在(0,1)之间。
压力温度补偿
【实用版】
目录
1.压力温度补偿的定义和原理
2.压力温度补偿的方法和应用
3.压力温度补偿的重要性和优势
正文
压力温度补偿是一种在测量过程中对压力和温度变化进行补偿的方法,其目的是确保测量结果的准确性和可靠性。
在工业生产和科学研究中,压力和温度是两个常见的物理量,它们的测量和控制对于保证设备的正常运行和生产过程的稳定性至关重要。
然而,压力和温度的变化会对测量结果产生影响,因此需要进行压力温度补偿。
压力温度补偿的方法主要有两种:一种是采用温度传感器和压力传感器同时测量温度和压力,然后通过计算得到补偿后的测量结果;另一种是利用材料的特性,如线性温度系数,通过测量材料的长度变化来间接测量温度,然后根据材料的线性温度系数计算得到补偿后的测量结果。
压力温度补偿在许多领域都有广泛的应用,如石油化工、冶金、航空航天等。
在这些领域中,压力和温度的测量和控制对于设备的安全运行和生产效率的提高具有重要意义。
通过压力温度补偿,可以有效地减小温度和压力变化对测量结果的影响,从而提高测量的准确性和可靠性。
压力温度补偿的重要性和优势主要体现在以下几个方面:首先,压力温度补偿可以提高测量的准确性和可靠性,从而保证设备的安全运行和生产过程的稳定性;其次,压力温度补偿可以减小温度和压力变化对测量结果的影响,从而提高测量的精度;最后,压力温度补偿可以简化测量过程,提高测量效率。
总之,压力温度补偿是一种在测量过程中对压力和温度变化进行补偿
的方法,其目的是确保测量结果的准确性和可靠性。
关于压力传感器误差修正和标定1.如何对压力传感器进行误差补偿压力传感器精度高,要求误差合理,进行压力传感器的误差补偿是其应用的关键。
压力传感器主要有偏移量误差、灵敏度误差、线性误差和滞后误差,本文将介绍这几种误差产生的机理和对测试结果的影响,同时将介绍为提高测量精度的压力标定方法以及应用实例。
目前市场上传感器种类丰富多样,这使得设计工程师可以选择系统所需的压力传感器。
这些传感器既包括最基本的变换器,也包括更为复杂的带有片上电路的高集成度传感器,对于光学压力传感器主要考虑光强度损耗和距离对传感器性能的幸运。
由于存在这些差异,设计工程师必须尽可能够补偿压力传感器的测量误差,这是保证传感器满足设计和应用要求的重要步骤。
在某些情况下,补偿还能提高传感器在应用中的整体性能。
传感器最简单的数学模型即为传递函数。
该模型可在整个标定过程中进行优化,并且模型的成熟度将随标定点的增加而增加。
从计量学的角度看,测量误差具有相当严格的定义:它表征了测量压力与实际压力之间的差异。
而通常无法直接得到实际压力,但可以通过采用适当的压力标准加以估计,计量人员通常采用那些精度比被测设备高出至少10 倍的仪器作为测量标准。
由于未经标定的系统只能使用典型的灵敏度和偏移值将输出波长转换为压力,测得的压力的误差。
这种未经标定的初始误差由以下几个部分组成:偏移量误差由于在整个压力范围内垂直偏移保持恒定,因此光缆距离修正将产生偏移量误差。
灵敏度误差产生误差大小与压力成正比。
如果设备的灵敏度高于典型值,灵敏度误差将是压力的递增函数。
如果灵敏度低于典型值,那么灵敏度误差将是压力的递减函数。
该误差的产生原因在于扩散过程的变化。
线性误差这是一个对初始误差影响较小的因素,该误差的产生原因在于硅片的物理非线性。
线性误差曲线可以是凹形曲线,也可以是凸形曲线。
对于光纤MEMS压力传感器线性误差极小,线性误差误差主要来源反而是设备大波长和小波长输出的误差。
主要依靠设备校准,保证测试设备的波长输出线性度,降低线性度误差。
压力表温度补偿原理1. 引言1.1 压力表的作用压力表可以分为不同类型,包括机械压力表、电子压力表等,其原理和结构各有不同,但其基本作用都是用来测量介质的压力。
通过压力表可以直观地显示压力数值,帮助工程师和技术人员进行准确的控制和调整,从而提高生产效率和质量。
压力表在工业生产中具有重要作用,它不仅帮助监测介质的压力变化,提高生产效率,还可以在紧急情况下帮助工程师及时发现压力异常,避免事故发生,保障生产安全。
压力表的作用在工业生产中不可或缺,是一种非常重要的仪器仪表。
1.2 温度对压力测量的影响温度是影响压力测量准确性的一个重要因素。
在实际应用中,大部分压力表都会受到温度的影响,从而导致测量结果的误差。
主要有以下几点原因导致了温度对压力测量的影响:1. 温度对压力传感器的影响:压力传感器一般是根据某种物理特性(比如电阻、电容等)与压力之间的关系来进行测量的。
这些物理特性往往会随温度的变化而发生变化,导致传感器的灵敏度、稳定性等参数发生变化,影响压力测量的准确性。
2. 温度对密封件的影响:压力表中的密封件在不同温度下的物理性质也会发生变化,比如导致密封件变硬、变软等情况,从而影响压力表的密封性能,使得压力测量结果出现偏差。
温度对于压力测量的影响不可忽视,为了提高测量的准确性,需要进行温度补偿,即根据温度变化修正测量结果,以确保压力测量的准确性和稳定性。
2. 正文2.1 压力表温度补偿原理压力表温度补偿原理是指在测量压力时,考虑到温度对压力测量的影响,并通过一系列的方法来进行补偿,以确保测量结果的准确性和稳定性。
压力表温度补偿原理基于理想气体状态方程,即PV=nRT。
在一定条件下,温度会对气体的压力产生影响,而传统的压力表在不考虑温度影响的情况下,可能出现测量误差。
压力表温度补偿原理主要通过传感器的温度补偿技术、电气补偿方法和气体温度补偿方法来实现。
传感器的温度补偿技术可以通过传感器内部的温度传感器来监测环境温度,并根据温度变化进行相应的校正;电气补偿方法则通过电路设计中加入温度补偿功能来实现;而气体温度补偿方法则是在测量时考虑气体的热胀冷缩特性,对测量结果进行修正。
电子设计工程Electronic Design Engineering第28卷Vol.28第24期No.242020年12月Dec.2020收稿日期:2020-02-18稿件编号:202002078作者简介:雷武(1995—),男,甘肃定西人,硕士研究生。
研究方向:电路与系统。
传感器是用来测量不同物理和化学参数的设备。
不同类型的传感器用于测量不同的物理和化学参数。
利用半导体材料的压阻效应制作的压力传感器称为压阻式压力传感器,也称为扩散硅压力传感器[1]。
该类传感器在使用过程中必须和被测物体接触才能得到结果,因而容易受到环境温度的影响,导致传感器的输出信号会产生温度漂移现象。
这主要是由于半导体材料的物理性质对温度的敏感性造成的[2-4]。
因此,对压力传感器进行温度补偿的设计一直是研究的热点[5-7]。
许多基于软件的数值算法被用于压力传感器的温度补偿[8-11]。
这些软件技术通常是利用微控制器或嵌入式上位机等设备来实现方案。
随着IC 技术的进步,这些处理器的成本显著降低,但使用集成芯片的模拟信号调理电路的成本仍然更低。
另外,由于计算过载导致的一些数值方法会导致显著的测量延迟,这在传感器是闭环反馈控制系统的一部分时压力传感器温漂特性研究及补偿电路的设计雷武,朱平(中北大学仪器与电子学院,山西太原030051)摘要:压力传感器的输出会受到温度的影响。
文中从理论上分析了在恒压供电和恒流供电条件下压力传感器随温度变化的输出特性,通过实验测量了在不同温度下压力传感器的输出大小。
实验结果表明,对比两种供电方式下传感器的输出,恒流供电时压力传感器输出更加趋于稳定。
但是压力传感器的输出仍然存在温漂,对此,提出了一种简单的补偿电路,采用NSA2860芯片进行温度补偿,通过对比补偿前与补偿后的温度实验,使得压力传感器的输出误差从2.14%降低到了0.52%。
关键词:压力传感器;恒压源;恒流源;温度漂移;补偿电路中图分类号:TP206文献标识码:A文章编号:1674-6236(2020)24-0174-04DOI:10.14022/j.issn1674-6236.2020.24.036Research on temperature drift characteristics of pressure sensor and design ofcompensation circuitLEI Wu ,ZHU Ping(School of Instrument and Electronics ,North University of China ,Taiyuan 030051,China )Abstract:The output of the pressure sensor is affected by temperature.In this paper ,the output characteristics of pressure sensors with temperature changes under the conditions of constant voltage power supply and constant current power supply are theoretically analyzed.The output sizes of pressuresensors at different temperatures are measured experimentally.The experimental results show thatcompared with the output of the sensors under the two power supply modes ,the output of the pressure sensor becomes more stable under constant current power supply.However ,there is still temperature drift in the output of the pressure sensor.To this end ,a simple compensation circuit that uses the NSA2860chip for temperature compensation is proposed.By comparing the temperature experiments before and after compensation ,the output error of the pressure sensor is 2.14%reduced to 0.52%.Keywords:pressure sensor ;constant voltage source ;constant courrent source ;temperature drift ;compensation circuit--174是不允许的[12]。
doi: 10.11857/j.issn.1674-5124.2020050048一种压阻式压力传感器全温区温度补偿方法田青林1,2, 陈红亮1,2, 陈洪敏1, 李 粮1, 闫文吉1(1. 中国航发四川燃气涡轮研究院,四川 成都 610500; 2. 四川天利科技有限责任公司,四川 绵阳 621010)摘 要: 针对压阻式压力传感器因热零点漂移、热灵敏度改变以及热迟滞效应引起的误差,提出一种压阻式压力传感器全温区温度补偿方法。
该方法是在温升和温降全温区样本采集的数据基础上,采用最小二乘法曲面拟合原理对压阻式压力传感器进行数字补偿。
通过对传感器进行实验标定和误差分析,并与常用的单一温升样本采集并进行数字补偿的方法进行对比,结果表明该方法能有效降低传感器因热迟滞效应引入的误差,提高传感器在全温区内标定点和非标定点的测试精度。
同时,该方法校准参数少,计算量相对较小,对于硬件要求较低,达到在性能和成本之间的良好平衡,是一种实用性较强的在线补偿方法,具有较强的工程应用价值。
关键词: 压阻式压力传感器; 温度补偿; 全温区; 最小二乘法曲面拟合; 热迟滞效应中图分类号: TP212;TH812文献标志码: A 文章编号: 1674–5124(2021)01–0049–05A full-temperature-range temperature compensation method forpiezoresistive pressure sensorTIAN Qinglin 1,2, CHEN Hongliang 1,2, CHEN Hongmin 1, LI Liang 1, YAN Wenji 1(1. AECC Sichuan Gas Turbine Establishment, Chengdu 610500, China;2. Sichuan Tianli Technology Co., Ltd., Mianyang 621010, China)Abstract : For errors in a piezoresistive pressure sensor caused by thermal shifts of zero output and sensitivity as well as thermal hysteresis effect, a full-temperature-range temperature compensation method was put forward, which uses least square polynomial surface fitting to compensate piezoresistive pressure sensor based on data acquisition from sampling in a full temperature range including both temperature rise and drop.Through sensor test calibration and error analysis, as well as comparison with the common digital compensation method based on sampling only in temperature rise, it was proved that this method can effectively reduce errors caused by thermal hysteresis effect, and improve the sensor test accuracy at calibration points and non-calibration points in a full temperature range. Meanwhile, this method needs less calibration parameters, less calculation and lower hardware requirements, thus reaching a better balance between performance and cost, making it a more practical online compensation method with quite a value in engineering applications.Keywords : piezoresistive pressure sensor; temperature compensation; full-temperature-range; least square polynomial surface fitting; thermal hysteresis effect收稿日期: 2020-05-09;收到修改稿日期: 2020-07-10作者简介: 田青林(1987-),男,山东聊城市人,工程师,研究方向为航空发动机试验测试技术。
温度补偿的方法:1 电桥补偿法:采用惠斯通电桥的板桥或全桥电路优点:简单,方便,在常温下补偿效果好.缺点:在温度变化梯度较大的条件下,很难做到工作片与补偿片处于温度完全一致的情况,因而影响补偿效果2应变片的自补偿法:敏感栅丝由两种不同温系数或膨胀系数相反的金属丝窗帘组成,当温度变化时,产生的电阻变化或附加应变为零或相互抵消,这种应变片称自补应变片。
调整R1和R2的比例,使温度变化时产生的相互抵消,通过调节两种敏感珊的长度来控制应变片的温度自补由于半导体材料对温度十分敏感,压阻式压力传感器的四个检测电阻多接为惠斯登电桥型,其有恒流和恒压两种工作方式。
假设半导体应变片电阻R t的温度系数为α,灵敏度K的温度系数为β,加在传感器上的电压为V in,则电阻值、灵敏度随温度改变的表达式分别为:R T=R0(1+αT)(1);K T=K0(1+βT)(2)则传感器输出为[2]:V out =(△R/R0)V in = K0(1+βT)εV in(3)式中,R0—基准温度时传感器的电阻值(初始值);△R —压力引起的电阻变化;K0—基准温度时灵敏度;ε—应变系数。
由此式知,压力随温度的改变量和β的随温度的变化相同,具有较大负温度系数,温度系数为-0.002/℃~ -0.003/℃。
图1给出了不同掺杂浓度下P型硅片的灵敏度系数随温度变化的曲线[3]。
图中,从a 到e 各条曲线对应的掺杂浓度递增。
由图可知,P型应变电阻, 无论是轻掺杂还是重掺杂,其灵敏度系数均随温度的提高而逐渐减小。
由于各应变片阻值不可能匹配,且应变片的电阻温度系数在0.3%/℃左右,会造成零点漂移电压。
三、温度补偿原理与电路设计1、零位温漂补偿压阻式压力传感器的四个检测电阻多接为惠斯登电桥形式,其原理如图2(a)所示。
由惠斯登电桥原理可知,零位输出电压为:V out= (4)则常温下应使R2R4-R1R3=0[3],得零位输出为0。
当外界温度为T 时,电桥零位输出变为:V out´=(5)若R2T R4T-R1T R3T>0,则温漂为正;若R2T R4T-R1T R3T<0,则温漂为负。
温压补偿的工作原理及应用1.引言温压补偿是一种常见的工程技术,用于解决温度和压力变化对于设备和系统性能的影响。
它通过在设计中引入特殊的材料和结构,使得设备能够在不同的温度和压力条件下保持稳定的性能。
本文将介绍温压补偿的工作原理以及它的应用场景。
2.温压补偿的工作原理温压补偿的工作原理基于材料的热膨胀性质。
当温度发生变化时,物质会发生膨胀或收缩。
类似地,当压力发生变化时,物质也会发生形变。
温压补偿的目标是通过选择合适的材料和设计结构,使得设备在温度和压力变化下能够自动调整自身形状以保持稳定性能。
温压补偿通常采用以下几种方式:•材料的选择:选择具有良好热膨胀性质的材料,例如热胀冷缩系数小的材料。
这样在温度变化时,材料可以自动扩张或收缩以保持形状稳定。
•结构的设计:设计特殊的结构,使得设备能够在温度和压力变化下自动调整形状。
例如,采用带有伸缩槽的结构,当温度变化时,槽会自动伸缩以保持稳定性能。
•温度和压力传感器:使用温度和压力传感器监测设备的工作环境,当温度或压力发生变化时,传感器会发出信号,触发相应的补偿机制。
3.温压补偿的应用温压补偿广泛应用于各种工程领域,主要包括以下几个方面:3.1 建筑工程在建筑工程中,温压补偿被用于解决建筑物的膨胀和收缩问题。
例如,在大型桥梁的设计中,会使用温压补偿来解决由于温度变化引起的桥梁伸缩问题,确保桥梁在不同季节和温度下保持稳定性能。
3.2 车辆工程在车辆工程中,温压补偿被广泛运用于汽车和飞机等交通工具的设计中。
由于交通工具在运行过程中会经历不同的温度和气压条件,温压补偿能够确保车辆或飞机在不同环境下的性能稳定。
3.3 机械工程在机械工程中,温压补偿被应用于各种机械设备的设计中。
例如,某些高精度仪器需要在稳定的温度和压力条件下工作,温压补偿可以帮助这些设备在不同环境下保持稳定性能。
3.4 电子工程在电子工程中,温压补偿被用于电子器件和电路板的设计中。
由于电子器件和电路板对温度变化敏感,温压补偿可以帮助它们在不同温度下保持稳定性能。
压力温度补偿
压力温度补偿指的是在测量压力时,根据温度的变化对压力进行修正,以消除温度对压力测量的影响。
由于温度的变化会导致压力传感器和测量设备发生漂移,需要进行相应的温度补偿,以保证测量的精确性和准确性。
压力温度补偿的原理是根据物理特性和传感器的温度敏感性,通过测量环境温度,并使用温度补偿算法对压力信号进行调整。
这样可以将测量结果修正为在标准温度下的实际压力值。
常见的压力温度补偿方法包括:
1.温度传感器补偿:在进行压力测量时,使用温度传感器监
测环境温度,并将温度数据用于压力补偿计算。
2.温度补偿算法:根据压力传感器的温度敏感性和特性,使
用特定的温度补偿算法对测量的压力值进行修正。
常见的
算法包括线性插值、多项式拟合、指数补偿等。
3.温度补偿表格或曲线:根据压力传感器的性能和制造商提
供的数据,使用表格或曲线来确定在不同温度下的修正系
数或补偿值。
通过压力温度补偿,可以更准确地测量和记录压力值,特别是在涉及高温、低温或温度波动较大的应用中。
这有助于提高测量系统的可靠性和稳定性,以及确保数据的准确性和重复性。
需要注意的是,正确的压力温度补偿需要依赖于合适的传感器和测量设备,并遵循制造商提供的操作说明和校准程序。
此外,
温度补偿的精确性和效果也会受到环境条件和应用要求的影响,因此在实际应用中需要进行适当的验证和校准。
毕业论文课题名称压力传感器的温度补偿分析分院/专业机械工程学院/机电一体化技术班级机电1051学号**********学生姓名刘兵****:***2013年5月20日┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊摘要压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器,而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的,这样的传感器也称为压电传感器。
我们知道,晶体是各向异性的,非晶体是各向同性的。
某些晶体介质,当沿着一定方向受到机械力作用发生变形时,就产生了极化效应;当机械力撤掉之后,又会重新回到不带电的状态,也就是受到压力的时候,某些晶体可能产生出电的效应,这就是所谓的极化效应。
科学家就是根据这个效应研制出了压力传感器。
但是随着工作环境温度的不断变化,会导致体管参数发生变化,将会引起不稳定的静态工作点,电路的动态参数不稳定和温度漂移(包括零点漂移和灵敏度漂移)。
最简单的方法就是保持工作环境温度的恒定,当然,这种要求是永远达不到的。
所以本文就针对温度漂移问题展开分析。
对于不同的压力传感器采用不同的温度补偿方法,使其达到预期的效果。
关键词:压力传感器、温度、补偿┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊AbstractThe pressure sensor is the most commonly used one kind of sensor in industrial practice, and we usually use the pressure sensor is mainly made of the use of piezoelectric effect, the sensor also known as piezoelectric sensor.As we know, the crystal is anisotropic, non crystal is isotropic. Some crystal medium along a certain direction, when subjected to mechanical stress deformation occurs, produces the polarization effect; when the mechanical force is removed, will return to the uncharged state, when it is under pressure, can produce electricity effect of some crystals, which is called polarization effect. The scientist is developed according to the effect of pressure sensor.But with the continuous change of the environmental temperature, will cause the body tube parameter changes, will cause the static working point is not stable, dynamic parameters of the circuit unstable and temperature drift (including zero drift and sensitivity drift). The simplest method is to maintain a constant temperature working environment, of course, this requirement is never reach. So this article aims at the problem of temperature drift analysis.The temperature compensation method is different with different pressure sensors, to achieve the desired effect.Keywords:pressure sensor, temperature, compensation┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊目录第1章绪论 (1)1.1本课题研究的目的和意义 (1)1.2 压力传感器的发展概况 (2)1.2.1 压力传感器的发展历程 (2)1.2.2 压力传感器国内外研究现状 (3)1.2.3 压力传感器的发展趋势 (4)1.3 传感器的常用术语 (4)1.4 传感器的技术特点及环境影响 (7)第2章压力传感器的原理 (9)2.1 压力传感器的基本原理 (9)2.1.1 半导体的压阻效应 (9)2.1.2 压力传感器的原理及结构 (10)2.1.3 压力传感器的特性指标 (11)2.2压力传感器温度漂移产生的机理 (14)第3章压力传感器的温度补偿 (16)3.1温度补偿的技术指标 (16)3.2补偿方式简介 (17)3.2.1内部补偿 (17)3.2.2外部补偿 (17)第4章总结 (26)谢辞 (27)参考文献 (28)附录 (29)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第1章绪论1.1本课题研究的目的和意义传感器被广泛应用在各种工、农业生产实践中,所有生产过程和科学研究要获取信息都要通过其转换为易传输与处理的电信号。