一种硅压阻式压力传感器温度补偿算法及软件实现

   硅压阻式压力传感器的零点温度漂移和灵敏度温度漂移是影响传感器机能的主因素之一,如何能使该类偏差得到有效弥补对进步其机能很有意义。经由过程对硅压阻 式压力传感器树立高阶温度弥补模子举行温度偏差弥补是一种有效的方式,并在该模子基础上给出了拟合系数盘算方式,并用Matlab GUI软件来完成温度弥补系数盘算,进而完成传感器输入的静态温补,到达了很好的输入线性性。实行了局表明,弥补后传感器输入的非线性偏差小于0.5% F.S。

关键词 硅压阻式压力传感器; 温度弥补系数; 温度弥补算法; 温度弥补模子

中图分类号 TN389?34; TP212 文献标识码 A 文章编号 1004?373X(2013)12?0018?03

硅压阻式压力传感器利用半导体材料的压阻效应来举行压力测量,以其体积小、灵敏度高、工艺成熟等优点,在各行业中得到了广泛使用1。实际 工程使用中由于硅材料受温度的影响,导致零点漂移和灵敏度漂移,因而温度弥补问题是进步传感器机能的一个关键环节。目前压力传感器主有两种温度弥补方 法硬件弥补和软件弥补。硬件弥补方式具有调试难题、精度低、本钱

撑持高、通用性差等缺陷,无益于工程实际使用;利用数字旌旗灯号处理技巧的软件弥补能够

呐喊克服以上 缺陷,也逐渐成为研讨热点2。

目前软件弥补的方式主有 查表法、二元插值法3、BP神经网络法4?5、小波神经网络方式6、曲线曲面拟合方式等。查表法需占用很大内存空间,而神经网络方式具有网 络不稳定、训练时间较长的缺陷无益于工程使用。在研讨各类软件弥补方式的基础上对压力传感器采用树立高阶温度弥补模子举行温度偏差弥补,并且在 Matlab GUI软件平台下完成高阶温度弥补系数的盘算,经由过程实行对该方式举行验证。

1 高阶温度弥补模子的树立

1.1 高阶温度弥补建模

压力传感器输入非线性偏差主是由零点温度漂移和灵敏度温度漂移产生,零点温度漂移是由于电阻掺杂不同而导致电阻的温度系数不同,灵敏度温度 漂移主由于压阻系数易随温度的升高而淘汰。针对温度对传感器输入影响,采用对零点温度漂移和灵敏度漂移树立高阶弥补模子举行一致弥补,弥补后压力值 PressT表示为温度传感器电压输入VT和压力传感器电压输入VP的函数

对压力传感器举行全温段实行,盘算出拟合系数存放在数字弥补电路的E2PROM中。压力传感器输入电压值VP和温度传感器输入电压值 VT经由过程A/D转换输入串行旌旗灯号经过串并转换电路送到DSP运算电路中,DSP运算电路根据式(2)举行盘算。最初弥补后了局经由过程并串转换电路输入, 从而完成压力传感器实时数字温度弥补。

1.3 高阶温度弥补系数盘算进程

(4)对调解后系数矩阵C重复步调(2)举行判断,直至所有系数矩阵中系数值都在规模内,则调解结束,保存系数矩阵。

拟合系数经由过程上述方式能够以一致的数据格式举行存放,利便在DSP硬件平台上完成静态数字温度弥补,在必然程度上能够淘汰硬件运算量。系数调解进程还需根据具体情况设定系数规模,在能够

呐喊包管传感器输入线性性的情况下,系数规模越小在硬件上越容易完成。

2 软件设计与完成

由上述剖析可知,数字弥补电路对传感器举行静态温度弥补时,必需先求出高阶温度弥补拟合系数。采用Matlab 2012a作为软件平台,利用Matlab图形用户界面 (GUI)编程完成压力传感器高阶温度弥补系数盘算。GUI是Matlab为用户提供的Windows图形界面设计方式,使用户能够

呐喊在利用其强大数值盘算 功能的同时设计出友好的图形界面。

整个程序框图如图2所示包括数据读取模块、标准拟合模块、系数调解模块和数据存储模块。数据读取模块功能是读取传感器全温段实行数据举行预 处理,标准拟合模块根据高阶温度弥补模子和静态实行数据盘算系数矩阵,系数调解模块是对高阶温度模子系数举行系数调解,数据存储模块把系数值以必然格式保 存利便写入数字弥补电路的E2PROM。

3 实行了局与偏差剖析

4 结 语

采用高阶温度弥补方式对硅压阻式压力传感器的零点漂移和灵敏度漂移举行一致弥补。由实行数据可知,这种方式能够对硅压阻式压力传感器温度弥补 后果较着,能够

呐喊很好的进步压力传感器的输入线性性,经由过程硬件能够完成传感器实时数字温度弥补,具有必然的工程使用价值。然而这种方式也具有某些不足对 实行数据分离量比较大的情况下,高阶温度弥补模子会对个别数据点弥补后果不抱负。针对这个问题能够采用插值法和引入权函数方式结合起来举行进一步改进。

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