[發明專利]一種壓力傳感器溫漂補償電路及補償方法

有效

• 申請號: 201711147728.7
• 申請日: 2017-11-17
• 公開（公告）號: CN108151919B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 劉又清;金忠;謝鋒
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十八研究所
• 主分類號: G01L1/00
• 分類號: G01L1/00;G01L19/04
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 周長清;廖元寶

本發明公開了一種壓力傳感器溫漂補償電路，包括相減器，相減器包括運算放大器、二極管、第一電阻、第二電阻和第三電阻，運算放大器的輸出端與壓敏惠斯通電橋的輸入端相連，運算放大器的反相輸入端通過第一電阻與相減器的輸入電源相連，運算放大器的反相輸入端與輸出端之間通過第二電阻相連，運算放大器的同相輸入端通過第三電阻與大地相連、并通過二極管與輸入電源相連，二極管的正極與輸入電源相連，二極管的負極與運算放大器的同相輸入端相連。本發明還相應公開了一種補償方法，為，調整調整第二電阻與第一電阻的比值，以使壓力傳感器的零點溫漂β等于|α|，其中α為相減器輸出電壓V_O的溫度系數。本發明的電路及方法均具有提高補償精度等優點。

技術領域

本發明主要涉及壓力測量技術領域，特指一種壓力傳感器溫漂補償電路及補償方法。

背景技術

目前，壓力傳感器在航空航天、工業、汽車電子、人工智能、醫學、氣象等領域均有著廣泛的應用，各個應用領域也對其性能指標提出了越來越高的要求。

現在應用最為廣泛的壓力傳感器主要包括擴散硅壓阻式壓力傳感器和濺射薄膜壓力傳感器，兩種原理的壓力傳感器內部都包含惠斯通壓力敏感電橋，無論是擴散硅電阻還是金屬膜電阻，都具有正溫度系數特性，隨著溫度的升高，其電阻會變大，在恒壓供電的情況下，隨著溫度的變化，流過惠斯通壓敏電橋的電流也會發生變化，惠斯通電橋輸出的差分電壓也隨之發生變化，因此，壓力傳感器會因為溫度漂移導致精度變差，尤其是擴散硅壓力傳感器，這個誤差可達到0.15％FS/℃，未經溫度補償的產品在絕大部分場合都無法應用。

針對壓力傳感器靈敏度溫漂問題，相關科研技術人員提出了很多解決方案，主要包括兩大類，一類是軟件補償方式，如論文《硅壓阻式數字壓力傳感器的研究》，它是將微處理器和壓力傳感器結合起來，利用一定的軟件算法對傳感器在各溫度點下的溫漂誤差進行修正，其優點是補償精度較高，缺點是系統較為復雜，可靠性差；另一類是硬件補償方式，如專利《一種壓力傳感器溫度補償方法》(專利號CN105784215A)，它是在系統中加入一個附加電路，使其產生一個與傳感器溫度漂移值大小一致、極性相反的信號，兩者相互抵消而實現補償，其優點是產品簡單，可靠性高，在軍工等高可靠性要求領域有著廣泛的應用。具體地，專利CN105784215A結合二極管PN結正向導通壓降的負溫度系數特性，將二極管與壓敏惠斯通電橋串聯使用，在不同的溫度條件下自動補償壓敏惠斯電橋的供電電壓，使流經敏感電橋的電流保持穩定，從而起到溫度補償的作用。但是由于工藝方法的差異性，每種壓敏惠斯通電橋的溫度特性會不同，而專利CN105784215A主要通過改變串聯二極管的的數量來實現不同種類傳感器的溫度補償，其中采用的二極管2CK4148壓降隨溫度變化率ΔV_t≈-2.5mV/℃，并近似線性，在10V恒壓供電情況下，其可補償的壓力傳感器溫度系數為T_C≈n*0.025％FS/℃(n為二極管的個數)，這種方式主要存在兩個缺點，第一個缺點是二極管數量計算方法比較復雜，計算結果不一定準確；第二個缺點是無法精確補償傳感器靈敏度溫度系數，因為二極管的個數只能是整數，因此不是欠補償就是過補償，產品理論上可做到的補償后靈敏度溫漂β＝±0.0125％FS/℃，顯然不能滿足當前很多應用場合的寬溫區、高精度要求。

發明內容

本發明要解決的技術問題就在于：針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種結構簡單、補償精度高的壓力傳感器溫漂補償電路，并相應提供一種實現簡單、補償精度高的補償方法。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：