[實(shí)用新型]壓力傳感器的非線性補(bǔ)償電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320212924.9
• 申請日: 2013-04-24
• 公開（公告）號: CN203241176U
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳玉偉;麻吉南
• 申請（專利權(quán)）人: 青島航天半導(dǎo)體研究所有限公司
• 主分類號: G01L1/00
• 分類號: G01L1/00
• 代理公司: 青島聯(lián)信知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 37227
• 代理人: 王月玲;王中云

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及壓力傳感器領(lǐng)域，具體地說，涉及壓力傳感器的補(bǔ)償電路。

背景技術(shù)

壓力傳感器是工業(yè)過程、氣象、環(huán)保乃至國防工程各領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的測量儀器，受材料、工藝技術(shù)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(dāng)壓力信號線性變化時(shí)，傳感器輸出電壓并不是線性的，由此會(huì)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(xiàn)有的處理方式有兩種，一種是不進(jìn)行非線性補(bǔ)償，直接將傳感器的輸出信號進(jìn)行放大，給后續(xù)顯示儀表或控制系統(tǒng)，前提是對測量精度的要求不高；另一種是對其非線性進(jìn)行補(bǔ)償，采用的方法有查表法、曲線擬合法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法，這三種方法均是采用單片機(jī)，通過對壓力傳感器進(jìn)行系列參數(shù)的測試，將測試后的參數(shù)經(jīng)軟件進(jìn)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(fèi)人力、花費(fèi)時(shí)間，從而使傳感器的制作成本增大，不能及時(shí)批量供貨。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型針對現(xiàn)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(bǔ)償電路，該非線性補(bǔ)償電路可以實(shí)現(xiàn)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(chǎn)。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案：一種壓力傳感器的非線性補(bǔ)償電路，包括激勵(lì)電壓源Vr、非線性補(bǔ)償運(yùn)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(jīng)輸入電阻R3與非線性補(bǔ)償運(yùn)算電路的輸入負(fù)端連接，激勵(lì)電壓源Vr通過輸入電阻R5接在非線性補(bǔ)償運(yùn)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(bǔ)償運(yùn)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(fù)端接信號地。

優(yōu)選的是，信號放大電路采用具有可調(diào)整零位、滿度的可編程增益放大器PGA。

本實(shí)用新型的有益效果：本實(shí)用新型利用硬件技術(shù)進(jìn)行非線性補(bǔ)償，將壓力傳感器電橋感受到的壓力（即電壓）信號經(jīng)信號放大電路放大，通過改變分壓電阻的比值，以適當(dāng)比例與激勵(lì)電壓源Vr合成后給壓力傳感器電橋供電，使非線性補(bǔ)償運(yùn)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(shí)現(xiàn)對壓力傳感器的非線性補(bǔ)償，且壓力傳感器的量程一經(jīng)確定，補(bǔ)償參數(shù)就能確定，易于批量生產(chǎn)，可做到非線性誤差≤0.025%FS。本實(shí)用新型的信號放大電路采用具有可調(diào)零位、滿度的可編程增益放大器PGA，可施以數(shù)字調(diào)試零位和滿度，減小了由于調(diào)試過程中更換電阻帶來的精度低、穩(wěn)定度差的影響，進(jìn)一步提高了壓力傳感器的測量精度和穩(wěn)定性。

附圖說明

附圖1為本實(shí)用新型具體實(shí)施方式的電路原理圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。

一種壓力傳感器的非線性補(bǔ)償電路，包括激勵(lì)電壓源Vr、非線性補(bǔ)償運(yùn)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(jīng)輸入電阻R3與非線性補(bǔ)償運(yùn)算電路的輸入負(fù)端連接，激勵(lì)電壓源Vr通過輸入電阻R5接在非線性補(bǔ)償運(yùn)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(bǔ)償運(yùn)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(lì)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(fù)端接信號地。

上述激勵(lì)電壓源Vr為基準(zhǔn)電壓源。

上述壓力傳感器電橋（電阻）的四個(gè)臂為等臂。

本實(shí)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(xiàn)在量程中點(diǎn)，信號放大電路采用具有數(shù)字可調(diào)零位、滿度的可編程增益放大器PGA。