电容式压力传感器的线性化校正与温度补偿

传感器温度补偿算法分析从数学上来看，压力传感器的输出u（正比于传感器的数字量/AD码）可当作相关的环境温度T和被测压力P的二元函数Y被测压力 X 压力传感器采集的数字量/ad码前言：首先我们对传感器线性化之后，进行温度补偿，如图我们在T0温度下对传感器进行了线性化。

再进行一个温度点，两个压力点的标定，当标定压力为P1，此时处于A状态点，然后升温至T1，达到状态点B(XB,YB,T1)，由XB和T0温度下线性化关系求得标定前的压力值为YC，得到虚拟点C(XC,YC,T0),至此完成一个压力点的标定。

然后更改标定压力为P2，到达状态点D(XD,YD,T1)，可求虚拟点E(XE,YE,T0)。

至此标定工作完成。

T0时刻为传感器标定曲线，是一条基准曲线，其他温度时的曲线存在但是不知道形式，但是其上的标定点是已知的，当处于BCED区域内任意点F(XF,YF,T)状态点时，T为温度传感器AD码，XF为压力传感器AD码，YF为此时的被测压力，如果不补偿此时显示压力为YH（也就是一个基准值），我们需要求得YF和YH之间的增量，因为YG到YH温度变化了T0-T1，作比值即得每温度变化了多少压力（变化率），而H到F变化T-T0，所以YF和YH之间的增量为 (YG-YH)/(T1–T0)*(T-T0)。

但是G点未知，我们需要通过已知点D点B去得到G的逼近点M，同理得H的逼近点N，正文：设y=f（x，T）函数图像如图分析一个温度点，两个压力点的标定。

Y为被测压力X为压力传感器AD码。

处于T0温度时，对传感器进行线性化（找到被测压力和传感器AD码的曲线）选择标定值PI，也就是在图中A点，然后升温至T1，根据此时传感器值XB 和T0时刻的线性化关系求出YC（也就是温度补偿前压力值），得到B(XB,YB,T1) C(XC,YC,T0)。

更换择标定值P2温度仍为T1则处于 D状态点，根据此时传感器值XD和T0温度下的线性化关系求出YE（也就是温度补偿前压力值），得到D(XD,YD,T1) E(XE,YE,T0)，标定过程完成。

电容式压力变送器(模拟)零点、量程、迁移、线性和阻尼调校方法电容压力变送器(模拟型)的量程和零点等修改都是通过调整电位器完成，昌晖仪表在本文详细介绍电容压力变送器(模拟型)零点、量程、迁移、线性和阻尼的调校方法，供大家借鉴参考。

1、电容式压力变送器(模拟)的调校接线电容式压力变送器(模拟型)的的调校接线如下图所示。

用活塞式压力计作为标准表时，其既是压力源又是标准表，就不需要图中的标准压力表了。

电容式压力变送器(模拟型)输出为4-20mA的电流信号，但电流表的精度有限，在调校中大多采用数字电压表测量标准电阻上的电压，间接得到测量结果。

电容式压力变送器(模拟型)的输出理论值，计算时必须精确到0.01%，其单位可用电流或电压。

负载电阻250Ω时，输出电压值为1-5VDC。

图中负载电阻为500Ω，输出电压值为2-10VDC，则可提高数字电压表读数的灵敏度。

精度为0.2%电容式压力变送器(模拟型)其允许误差为：(5-1)V×(±0.002)=±8mV；(10-2)V×(±0.002)=±16mV；(20-4)mA×(±0.002)=±32μA2、电容式压力变送器(模拟)的调校操作①电容式压力变送器(模拟)零点、量程的调整电容式压力变送器(模拟型)的零点和量程都能连续调节，且调节的范围很宽，而其量程能在全测量范围中做连续的调节。

由于电容式压力变送器(模拟型)输出为4-20mA，仪表的起始电流并非为“0”，因此调整量程时将影响零点值，无迁移时影响较小，量程调整影响零点的变化量和量程调整量的百分比大致相同。

但零点和正负迁移调整对量程几乎没有影响。

因此，电容式压力变送器(模拟型)调校前要先调至实际使用的量程，然后再调零点。

必要时还应改变正负迁移开关的位置，以确定所需要的迁移方向，调校前要先把阻尼电位器反时针调到极限位置。

调试实例：有一台电容式压力变送器(模拟型)原来的量程为6-30kPa，现要把量程改为30-40kPa，即正迁移30kPa，量程10kPa。

传感器补偿原理
传感器的补偿原理是根据传感器的特性和所测量的物理量的特性进行修正和校准，以提高测量的准确性和精度。

补偿原理可以分为二次仪表补偿、温度补偿和线性化补偿三个方面。

一、二次仪表补偿
二次仪表补偿是通过添加额外的电路来对传感器的输出进行修正。

这种补偿方法通常用于热电阻、电阻应变片等传感器，通过校正线性度、灵敏度和温度等因素的影响，提高测量精度。

二、温度补偿
温度对传感器的输出有着较大的影响，因此进行温度补偿可以提高测量的准确性。

温度补偿是通过测量和补偿传感器本身的温度变化，以消除温度对测量结果的影响。

常见的温度补偿方法包括热电偶温度补偿、热电阻温度补偿等。

三、线性化补偿
由于传感器的输出与被测量的物理量之间并非始终呈线性关系，因此需要进行线性化补偿。

线性化补偿是通过对传感器的输出进行非线性变换，使得测量结果能够更接近于线性关系。

常见的线性化补偿方法包括多项式拟合、查表法等。

通过上述补偿原理的应用，传感器的输出可以更精确地反映被测量物理量的实际值，提高了传感器的测量准确性和可靠性。

压力测量的原理和应用一、压力测量的原理压力是指单位面积上的力，在物理学中常用帕斯卡（Pa）作为压力的单位。

压力测量是一种常见的物理量测量方法，广泛应用于多个领域，如工业自动化、航空航天、医疗器械等。

以下是压力测量的原理。

1.压力传感器：压力传感器是实现压力测量的关键元件。

一般由敏感元件、信号处理电路和输出接口等部分组成。

常见的压力传感器有电阻应变式传感器、电容式传感器和压电式传感器等。

2.压力传感原理：不同类型的压力传感器采用不同的测量原理。

以电阻应变式传感器为例，其测量原理是利用材料在受力作用下发生形变，从而改变电阻值。

当外界施加压力时，传感器内的电阻发生相应变化，通过电路转换成电压或电流信号输出。

3.校准和线性化：压力传感器在使用前需要进行校准，以保证测量结果的准确性。

校准过程中，采用已知压力值作为参考，调整传感器的输出信号。

同时，为了消除传感器的非线性误差，可采用线性化技术对传感器输出进行修正。

4.温度补偿：压力传感器的灵敏度和精度随温度的变化而改变。

为了减小温度对测量的影响，在压力传感器中通常采用温度传感器来补偿温度引起的误差。

二、压力测量的应用压力测量在各个领域都有广泛的应用，以下列举了其中的几个常见应用。

1.工业领域：工业过程中，常需要对液体或气体的压力进行测量，以确保系统正常运行。

例如，在石油化工生产过程中，需要对压力容器、管道进行压力监测，以防止事故的发生。

压力测量还广泛应用于自动化生产线的控制系统中，用于监测物料输送的压力，确保生产过程的稳定性和安全性。

2.航空航天：在航空航天领域，压力测量是非常重要的。

例如，飞机内部的空气压力需要保持在一个合适的范围内，以确保乘客的舒适度。

此外，火箭发动机等高压系统的运行状态也需要进行实时的压力监测，以确保系统的正常工作。

3.医疗器械：在医疗领域，压力测量常用于血压计、呼吸机和输液泵等医疗器械中。

通过测量患者体内的压力，医生可以判断患者的健康状况，并进行相关的诊断和治疗。

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。

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1001043522学生姓名刘兵指导教师：杨新春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。

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。

压力传感器温度补偿的硬件实现方案【摘要】压力传感器广泛应用于各种电子产品中，压力采集的过程都需要将压力信号转换为易传输与处理的电信号，但大多数传感器的敏感元件均采用金属或半导体材料，其特性与环境温度有着密切的关系。

而且实际应用中由于压力传感器的工作环境温度变化又较大，这就给测量结果带来误差，所以对压力传感器进行温度补偿是每位工程师必须要采取的措施。

温度补偿的方法也根据每款压力传感器的特性及应用场合而不同，本文将根据压力传感器的实际应用介绍一种巧妙的硬件温度补偿方案。

并引用实例加以具体说明。

【关键词】压力传感器；硬件温度补偿1.压力传感器及其温度补偿简介压力传感器是工程中常用的测量器件，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，这样的传感器也称为压电传感器。

我们了解，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。

压力传感器是把压力的变化转换成电阻值的变化来进行测量的，通常压力传感器输出的微小信号需通过后续的放大器进行放大，再传输给处理电路才能进行压力的检测。

其阻值随压力的变化而变化。

大多数传感器的静特性与环境温度有着密切的联系。

实际工作中由于传感器的工作环境温度变化较大．又由于温度变化引起的热输出也较大,这将会带来较大的测量误差；继而影响到传感器的静特性，所以设计中必须采取措施以减少或消除温度变化带来的影响。

在传感器的应用中，为使传感器的技术指标及性能不受温度变化影响而采取一系列具体技术措施。

称为温度补偿技术。

一般传感器都在标准温度(20±5)℃下标定，但其工作环境温度也可能由零下几十摄氏度升到零上几十摄氏度。

传感器由多个环节组成。

尤其是金属材料和半导体材料制成的敏感元件，其静特性与温度有着密切的关系。

电容式压力传感器的工作原理电容式压力传感器是一种常用的压力测量装置，能够将压力信号转化为电容变化，并通过电路进行信号处理和转换。

本文将从工作原理的角度来介绍电容式压力传感器的工作原理。

电容式压力传感器是基于电容原理工作的。

电容是一种存储电荷的装置，由两个导体之间的绝缘介质隔开。

当传感器受到外部压力作用时，导致两个导体之间的距离或面积发生变化，进而改变了电容的值。

因此，通过测量电容的变化，就可以获得压力的信息。

电容式压力传感器通常由两个平行的金属电极构成，中间隔着一个绝缘介质。

当外部压力作用于传感器时，导致绝缘介质的形状发生变化，进而改变了电极之间的距离或面积。

这种形变导致了电容的变化。

为了测量电容的变化，通常采用了一种称为震荡电路的技术。

震荡电路由一个电容和一个电感组成，可以产生一个固定频率的交流信号。

当将电容式压力传感器连接到震荡电路时，传感器的电容会与电路中的电容并联，从而改变了电路的频率。

通过测量频率的变化，可以得到电容的变化量，进而获得压力的信息。

常见的测量方法是利用压力变化引起的电容变化导致的频率变化与压力之间的线性关系，设计一个校准曲线来实现压力的准确测量。

电容式压力传感器具有许多优点。

首先，它们具有较高的灵敏度和准确度，能够提供稳定和准确的压力测量结果。

其次，由于电容式压力传感器不需要机械部件，因此具有较长的寿命和较低的维护成本。

此外，它们还具有较小的体积和较低的功耗，适用于各种应用场景。

然而，电容式压力传感器也存在一些限制。

首先，由于电容式压力传感器的测量原理，其输出信号是非线性的，需要进行校准来获得准确的压力值。

其次，传感器的灵敏度受到环境温度和湿度等因素的影响，需要进行温度和湿度补偿。

此外，传感器的安装和使用需要一定的技术要求，以保证测量的准确性和可靠性。

总结起来，电容式压力传感器是一种常用的压力测量装置，能够将压力信号转化为电容变化，并通过电路进行信号处理和转换。

通过测量电容的变化，可以获得压力的信息。