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压阻式压力传感器零点漂移的补偿技术

下面我们简单了解下压阻式压力传感器零点漂移的补偿技术


压阻式压力传感器零点漂移的表示

由于压敏电阻制造工艺的不一致性,因此温度零点漂移系数不是一个定值,它在不同的温度区间有不同的值。通常也可以规定为某个温度范围内零点输出占满量程输出的比例(±%)或最大温度零点系数(即零点输出温度变化的最大斜率)。一般该系数取值不能超过传感器精度值。


零点热漂移产生原因的半导体理论分析

只有当电阻的掺杂浓度和阻值一致时才能使电桥的零点输出电压小,零点热漂移也小,这对提高传感器的性能十分有利。但是扩散时掺杂分布不易做到均匀,因此要求压敏电阻条越接近越好,越短越好。


零点热漂移产生原因的电路分析

理想情况下,组成惠斯通电桥的四个扩散电阻的阻值应该是相等的。零点温度漂移的产生是由于扩散电阻值随温度变化引起的。在一定的温度范围内,电阻值随温度的上升而增加,即扩散电阻的温度系数R为正值。


热零点漂移的补偿技术

从整体上来分,压力传感器的零点漂移补偿可分为硬件补偿和软件补偿两大方向。

硬件零点补偿方法

压力传感器而言,硬件补偿方法有在桥臂上串、并联恰当恒定电阻法,桥臂热敏电阻补偿法,桥外串、并联热敏电阻补偿法,双电桥补偿技术,三极管补偿技术等。

软件补偿零点漂移方法

在信号采集过程中,在触发信号未发生到触发采集以及在采集结束后的这些时间段里,输入的信号为零,输出的信号不为零,这种采集到的输出数据以随机噪声的形式存在,对于数据的计算与处理是没有意义的。我们定义这段时间里采集到的信号值称之为零点漂移。所采取的软件方法有:多项式拟合规范法。由于在实际测量中,压力传感器所测量的温度、压力等物理量不会与输出值是严格的线性关系,因此其函数关系常是多项式形式。多项式可用于非线性信号的拟合,关键在于求解其各项系数:RBF神经网络法。基本原理:通常零点温度补偿软件算法中公式法比较复杂,拟合精度常会受到限制。人工神经网络法具有使用的样本数少、算法简单、具有任意函数逼近能力、应用前景良好。此外软件法还包括查表法、插值法等。

还有从压力传感器本身的特点出发,采用特殊技术,如改变掺杂浓度等或采用自校准技术来解决零点漂移的问题。

 

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