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認(rèn)證信息

認(rèn)證類型：個人認(rèn)證

認(rèn)證主體：徐**（實名認(rèn)證）

IP屬地：湖北

IP屬地：湖北 上傳時間：2022-03-07 格式：DOC 頁數(shù)：7 大?。?90.50KB 積分：30 舉報 版權(quán)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，因而影響補償效果2 應(yīng)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)相反的金屬絲窗簾組成，當(dāng)溫度變化時，產(chǎn)生的電阻變化或附加應(yīng)變?yōu)榱慊蛳嗷サ窒@種應(yīng)變片稱自補應(yīng)變片。調(diào)整R1和R2的比例，使溫度變化時產(chǎn)生的相互抵消，通過調(diào)節(jié)兩種敏感珊的長度來控制應(yīng)變片的溫度自補 由于半導(dǎo)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(shè)半導(dǎo)體應(yīng)變片電阻Rt的溫度系數(shù)

2、為，靈敏度的溫度系數(shù)為，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(dá)式分別為：RT=R0（1+T） （1）;KT=K0（1+T） （2）則傳感器輸出為2：Vout =（R/R0）Vin = K0（1+T）eVin （3）式中，R0基準(zhǔn)溫度時傳感器的電阻值（初始值）；R壓力引起的電阻變化；K0基準(zhǔn)溫度時靈敏度；e應(yīng)變系數(shù)。由此式知，壓力隨溫度的改變量和的隨溫度的變化相同，具有較大負(fù)溫度系數(shù)，溫度系數(shù)為-0.002/ -0.003/。圖1給出了不同摻雜濃度下P型硅片的靈敏度系數(shù)隨溫度變化的曲線3。圖中，從a 到e 各條曲線對應(yīng)的摻雜濃度遞增。由圖可知，P型應(yīng)變電阻, 無論是輕摻雜還

3、是重?fù)诫s，其靈敏度系數(shù)均隨溫度的提高而逐漸減小。由于各應(yīng)變片阻值不可能匹配，且應(yīng)變片的電阻溫度系數(shù)在0.3%/左右，會造成零點漂移電壓。三、溫度補償原理與電路設(shè)計1、零位溫漂補償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，其原理如圖2（a）所示。由惠斯登電橋原理可知，零位輸出電壓為： Vout= （4）則常溫下應(yīng)使R2R4-R1R3=03，得零位輸出為0。當(dāng)外界溫度為T時，電橋零位輸出變?yōu)椋篤out= （5）若R2TR4T-R1TR3T0，則溫漂為正；若R2TR4T-R1TR3T0，則溫漂為負(fù)。故調(diào)節(jié)零位漂移的關(guān)鍵是改變R2TR4T或 R1TR3T的大小。采用的方法是在R1上串聯(lián)電阻R

4、m或者在R3上并聯(lián)電阻Rn，分別如圖2(b) 、2(c)所示，則調(diào)節(jié)Rm、Rn阻值大小，可達(dá)到調(diào)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：Vout=U （6）因R1= R1+Rm并令Vout=0，代入（1）式，計算可得：Rm=R4 。（2）求并聯(lián)電阻Rn值理在圖2(c)中，Vout= U （7）因R3= ，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(shè)計電路如圖3所示。圖中，A1和A2構(gòu)成差動放大器，將傳感器的輸出電信號轉(zhuǎn)變?yōu)椴顒与妷海缓笥葾4作為差動輸入

5、單端輸出放大器，將電壓差信號變?yōu)閷Φ剌敵龅碾娦盘枴Ｒ騻鞲衅鞯妮敵鲭妷红`敏度漂移具有負(fù)溫度系數(shù)，則用晶體管基極-發(fā)射極間電壓Vbe的負(fù)溫度特性來抵消它。同時，在A4上的負(fù)反饋電阻上并聯(lián)正溫度系數(shù)的熱敏電阻RT，以達(dá)到用增益的正溫度特性更好的彌補電橋部分靈敏度負(fù)溫度特性的目的。3、整體性能設(shè)計由于在零位補償中，實際傳感器的零位輸出Vout一般不為0V，不符合R2R4=R1R3的假設(shè)，故需在圖3的處理電路的A4正相輸入端接入一個補零位電阻，才可以將零位和溫漂一起補回來。調(diào)節(jié)VP3改變其阻值大小，使輸出電壓值經(jīng)跟隨器A4輸入到A5的反向端，可以消除零點漂移的影響。因流經(jīng)VP3的電流不恒定，所以轉(zhuǎn)換的電

6、壓也很多情況下不恒定，因此必須接入集成運放器A3，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%VDC2010%VDC，電阻阻值的相對偏差0.6%，靈敏度溫度系數(shù)在0.001/-0.003/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-4080之間。四、實驗結(jié)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(diào)試。在不同的實驗溫度下，對a#、b#、c#零位和靈敏度的溫度系數(shù)分別作了記錄，結(jié)果數(shù)據(jù)如表1。為了補償計算和驗證補償?shù)挠行?，試驗?yīng)在全溫區(qū)內(nèi)取5個以上的溫度點數(shù)據(jù)。根據(jù)測試結(jié)果，通過上面公式，即可計算有關(guān)補償電路中各元件數(shù)值。五、結(jié)論實驗結(jié)果表明，筆者設(shè)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(-406