[發明專利]壓力傳感器的非線性補償電路

無效

• 申請號: 201310146066.7
• 申請日: 2013-04-24
• 公開（公告）號: CN103278290A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 陳玉偉;麻吉南
• 申請（專利權）人: 青島航天半導體研究所有限公司
• 主分類號: G01L27/00
• 分類號: G01L27/00;G01L25/00
• 代理公司: 青島聯信知識產權代理事務所 37227
• 代理人: 王月玲;王中云

技術領域

本發明涉及壓力傳感器領域，具體地說，涉及壓力傳感器的補償電路。

背景技術

壓力傳感器是工業過程、氣象、環保乃至國防工程各領域應用廣泛的測量儀器，受材料、工藝技術的限制，大部分的壓力傳感器特別是電橋（電阻）輸出型的傳感器，當壓力信號線性變化時，傳感器輸出電壓并不是線性的，由此會帶來接近1%的誤差，使傳感器的測量精度很低。

對于具有非線性特性的壓力傳感器，現有的處理方式有兩種，一種是不進行非線性補償，直接將傳感器的輸出信號進行放大，給后續顯示儀表或控制系統，前提是對測量精度的要求不高；另一種是對其非線性進行補償，采用的方法有查表法、曲線擬合法和神經網絡法，這三種方法均是采用單片機，通過對壓力傳感器進行系列參數的測試，將測試后的參數經軟件進行處理，這樣得到的輸出信號消除了非線性帶來的影響，使測量精度大為提高，但由此也帶來材料成本的提高，耗費人力、花費時間，從而使傳感器的制作成本增大，不能及時批量供貨。

發明內容

本發明針對現有壓力傳感器存在的測量精度低、成本高等上述問題，提供了一種壓力傳感器的非線性補償電路，該非線性補償電路可以實現壓力傳感器的高精度測量，且成本低，易于傳感器的批量生產。

本發明的技術方案：一種壓力傳感器的非線性補償電路，包括激勵電壓源Vr、非線性補償運算電路、壓力傳感器電橋和信號放大電路。信號放大電路的輸出端通過分壓電阻R1和分壓電阻R2分壓后經輸入電阻R3與非線性補償運算電路的輸入負端連接，激勵電壓源Vr通過輸入電阻R5接在非線性補償運算電路的輸入正端后與信號放大電路的輸出電壓形成減法電路；非線性補償運算電路的輸出端與壓力傳感器電橋的供電電壓正端連接，壓力傳感器電橋的輸出端與信號放大電路的輸入端連接，壓力傳感器電橋的供電電壓負端接信號地。

優選的是，信號放大電路采用具有可調整零位、滿度的可編程增益放大器PGA。

本發明的有益效果：本發明利用硬件技術進行非線性補償，將壓力傳感器電橋感受到的壓力（即電壓）信號經信號放大電路放大，通過改變分壓電阻的比值，以適當比例與激勵電壓源Vr合成后給壓力傳感器電橋供電，使非線性補償運算電路的輸出電壓隨壓力傳感器電橋輸出電壓靈敏度的增大而減小，減少的量恰好與壓力傳感器電橋輸出電壓靈敏度遞增的值大小相等、方向相反，從而實現對壓力傳感器的非線性補償，且壓力傳感器的量程一經確定，補償參數就能確定，易于批量生產，可做到非線性誤差≤0.025%FS。本發明的信號放大電路采用具有可調零位、滿度的可編程增益放大器PGA，可施以數字調試零位和滿度，減小了由于調試過程中更換電阻帶來的精度低、穩定度差的影響，進一步提高了壓力傳感器的測量精度和穩定性。

附圖說明

附圖1為本發明具體實施方式的電路原理圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明作進一步說明。

一種壓力傳感器的非線性補償電路，包括激勵電壓源Vr、非線性補償運算電路、壓力傳感器電橋和信號放大電路。信號放大電路的輸出端通過分壓電阻R1和分壓電阻R2分壓后經輸入電阻R3與非線性補償運算電路的輸入負端連接，激勵電壓源Vr通過輸入電阻R5接在非線性補償運算電路的輸入正端后與信號放大電路的輸出電壓形成減法電路；非線性補償運算電路的輸出端與壓力傳感器電橋的供電電壓正端連接，該輸出端的電壓作為壓力傳感器電橋的激勵源，用于給壓力傳感器電橋供電；壓力傳感器電橋的輸出端與信號放大電路的輸入端連接，壓力傳感器電橋的供電電壓負端接信號地。

上述激勵電壓源Vr為基準電壓源。

上述壓力傳感器電橋（電阻）的四個臂為等臂。

本實例適合輸出曲線為上拋物線型的壓力傳感器，其最大非線性誤差出現在量程中點，信號放大電路采用具有數字可調零位、滿度的可編程增益放大器PGA。