上傳人：s***

認證信息

認證類型：個人認證

認證主體：胡**（實名認證）

IP屬地：天津

IP屬地：天津 上傳時間：2022-07-30 格式：DOCX 頁數(shù)：15 大?。?97.13KB 積分：20 舉報 版權申訴

1、溫度補償?shù)姆椒ǎ?電橋補償法：采用惠斯通電橋的板橋或全橋電路優(yōu)點：簡單，方便，在常溫下補償效果好.缺點：在溫度變化梯度較大的條件下，很難做到工作片與補償片處于溫度完全一致的情況而影響補償效果2應變片的自補償法:敏感柵絲由兩種不同溫系數(shù)或膨脹系數(shù)相反的金屬絲簾組成，當溫度變化時，產生的電阻變化或附加應變?yōu)榱慊蛳嗷?抵消，這種應變片稱自補應變片。調整R1和R2的比例，使溫 度變化時產生的相互抵消，通過調節(jié)兩種敏感珊的長度來控制應 變片的溫度自補由于半導體材料對溫度十分敏感，壓阻式壓力傳感器的四個檢測電阻多接為惠斯登電橋型，其有恒流和恒壓兩種工作方式。假設半導體應變片電阻Rt的溫度系數(shù)為a，靈敏度K

2、的溫度系 數(shù)為p，加在傳感器上的電壓為Vin，則電阻值、靈敏度隨溫度 改變的表達式分別為：RT=R0( 1+a T)(1 );KT=K0(1+p T)(2)則傳感器輸出為:Vout = ( AR/Ro )Vin = Ko ( 1+0 T) eVjn (3)式中，R基準溫度時傳感器的電阻值（初始值）；AR壓力引起的電阻變化；K基準溫度時靈敏度；應變系數(shù)。由此式知，壓力隨溫度的改變量和0的隨溫度的變化相同， 具有較大負溫度系數(shù)，溫度系數(shù)為-0.002/C-0.003/C。給出了不同摻雜濃度下P型硅片的靈敏度系數(shù)隨溫度變化的曲 城罔。圖中，從a到e各條曲線對應的摻雜濃度遞增。由圖可 知，P型應變電阻

3、，無論是輕摻雜還是重摻雜，其靈敏度系數(shù)均 隨溫度的提高而逐漸減小。由于各應變片阻值不可能匹配，且應變片的電阻溫度系數(shù)在0.3%/C左右，會造成零點漂移電壓。三、溫度補償原理與電路設計1、零位溫摩補償2(a)所示。由惠斯登電橋原理可知，零位輸出電壓阻式壓力傳感器的四個檢測電阻多接為惠斯登電橋形式, 其原理如壓為：Vout：國+%)(& +風)(4)則常溫下應使R2R4-R1R3=03，得零位輸出為0。當外界溫度為T時，電橋零位輸出變?yōu)椋?5),.豚航一叮#女Vout=(W &)+%)若 R2TR4T-R1TR3T0，則溫漂為正；若R2TR4T-R1TR3T0，則 溫漂為負。故調節(jié)零位漂移的關鍵是

4、改變R2TR4T或R1TR3T的大 小。采用的方法是在R1上串聯(lián)電阻Rm或者在R3上并聯(lián)電阻Rn， 分別如圖2(b)、2(c)所示，則調節(jié)Rm、Rn阻值大小，可達到調 節(jié)零位輸出的目的。Rm和Rn的阻值可由下面的公式求得。(1)求串聯(lián)電阻Rm值由電橋原理，則圖2(b)中的輸出電壓為：Vo次(6)因R=R1+Rm并令VoJ=0，代入(1)式，計算可得:r1=r4 徐 *m 4(7)(2 )求并聯(lián)電阻Rn值理在圖2(c)中，JU，且Vout=0，根據(jù)(6)式可得:Rn=2、靈敏度溫度補償用整體電路溫補的方法來對靈敏度溫漂進行補償，設計電路 如圖3所示。圖中，氣和A2構成差動放大器，將傳感器的輸出

5、電信號轉變?yōu)椴顒与妷?，然后由A4作為差動輸入單端輸出放大 器，將電壓差信號變?yōu)閷Φ剌敵龅碾娦盘?。因傳感器的輸出電壓靈敏度漂移具有負溫度系數(shù)，則用晶體管基極-發(fā)射極間電壓vbe 的負溫度特性來抵消它。同時，在A4上的負反饋電阻上并聯(lián)正 溫度系數(shù)的熱敏電阻巳，以達到用增益的正溫度特性更好的彌 補電橋部分靈敏度負溫度特性的目的。(a)惠斯登電橋4 SWllLRJ.Wv-1R2 -WuIKI kni(b)串聯(lián)電阻補傍(C)并聯(lián)電阻補償圖2零位溫譚補借原理圈3、整體性能設計由于在零位補償中，實際傳感器的零位輸出vout -般不為0V，不符合R2R4=R1R3的假設，故需在3的處理電路的A4正相輸入端接入

6、一個補零位電阻，才可以將零位和溫漂一起補回來。調節(jié)VP3改變其阻值大小，使輸出電壓值經跟隨器a4輸入到a5的反向端，可以消除零點漂移的影響。流經VP3的電流不恒定，所以轉換的電壓也很多情況下不恒定,此必須接入集成運放器A，以增強傳感器性能的穩(wěn)定性。在本實驗的電路中，集成運放器采用高集成、阻抗高的 LM324，并且差動電壓需滿足R7/R10=R8/R11，以保證該電路僅 放大差動電壓。實驗中，電源電壓為1510%VDC 2010%VDC ,電阻阻值的相對偏差0.6%，靈敏度溫度系數(shù)在 0.001/C-0.003/C之間，差動放大器的增益在4倍100倍之 間，過壓為1.5倍滿程，工作溫度在-40C

7、80C之間。、實驗結果本實驗隨機選取3個CYG19T型壓阻式壓力傳感器，并分別 記為a#、b#、c#進行溫度補償調試。在不同的實驗溫度下，對 a#、b#、零位和靈敏度的溫度系數(shù)分別作了記錄，結果數(shù)據(jù)如 表1。為了補償計算和驗證補償?shù)挠行?，試驗應在全溫區(qū)內取 5個以上的溫度點數(shù)據(jù)。根據(jù)測試結果，通過上面公式，即可計 算有關補償電路中各元件數(shù)值。表1H圳01604060或-51.70.81.3-3.3-2.90.5-15160而60qxinVC)-6.52.21.11.4-4.3-3.20.9-12城U160O60或勺口*。-5.51.S11.25沱、-3.7-2.50.6-1.1注：出為零位溫

8、度系數(shù)；g為靈敏度溫度系數(shù)五、結論實驗結果表明，筆者設計的新型電路可有效對壓阻式壓力傳 感器進行溫度補償，使CYG44型壓阻式壓力傳感器在 (-4060)P全溫區(qū)內的熱零點漂移與熱靈敏度漂移達到了優(yōu)于土 2X10-4的優(yōu)化補償結果。并且，該方法簡單易行、精度高、調節(jié)方便，尤其適用于微型壓阻式壓力傳感器的零位溫度補償，且易實現(xiàn)批量化生產，此市場應用價值廣泛。6一 15V0 =f(T)+ 15VO2DW234*圖3溫度測量補償電路1500os-FHxn 寶1.恒流源供電電橋假設ARt為溫度引起的電阻變化R-AR+AKtsf R+AR+ARR-AH +ARtR+2XR+ARt電橋的輸出為恒流源供電的全橋差動電路U.=UBD= -/(/? +A/? +A/?r)-7(/?-AT?+ A/?r)22= /?電橋的輸出電壓與電阻變化成正比，與恒