上傳人：s***

認(rèn)證信息

認(rèn)證類型：個(gè)人認(rèn)證

認(rèn)證主體：胡**（實(shí)名認(rèn)證）

IP屬地：天津

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

1、溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ?電橋補(bǔ)償法：采用惠斯通電橋的板橋或全橋電路優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單，方便，在常溫下補(bǔ)償效果好.缺點(diǎn)：在溫度變化梯度較大的條件下，很難做到工作片與補(bǔ)償片處于溫度完全一致的情況而影響補(bǔ)償效果2應(yīng)變片的自補(bǔ)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(dāng)溫度變化時(shí)，產(chǎn)生的電阻變化或附加應(yīng)變?yōu)榱慊蛳嗷?抵消，這種應(yīng)變片稱自補(bǔ)應(yīng)變片。調(diào)整R1和R2的比例，使溫 度變化時(shí)產(chǎn)生的相互抵消，通過調(diào)節(jié)兩種敏感珊的長(zhǎng)度來控制應(yīng) 變片的溫度自補(bǔ)由于半導(dǎo)體材料對(duì)溫度十分敏感，壓阻式壓力傳感器的四個(gè)檢測(cè)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)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(dá)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(zhǔn)溫度時(shí)傳感器的電阻值（初始值）；AR壓力引起的電阻變化；K基準(zhǔn)溫度時(shí)靈敏度；應(yīng)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(fù)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(duì)應(yīng)的摻雜濃度遞增。由圖可 知，P型應(yīng)變電阻

3、，無論是輕摻雜還是重?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%/C左右，會(huì)造成零點(diǎn)漂移電壓。三、溫度補(bǔ)償原理與電路設(shè)計(jì)1、零位溫摩補(bǔ)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(gè)檢測(cè)電阻多接為惠斯登電橋形式, 其原理如壓為：Vout：國(guó)+%)(& +風(fēng))(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(shí)，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(fù)。故調(diào)節(jié)零位漂移的關(guān)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(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：Vo次(6)因R=R1+Rm并令VoJ=0，代入(1)式，計(jì)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(bǔ)償用整體電路溫補(bǔ)的方法來對(duì)靈敏度溫漂進(jìn)行補(bǔ)償，設(shè)計(jì)電路 如圖3所示。圖中，氣和A2構(gòu)成差動(dòng)放大器，將傳感器的輸出

5、電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)椴顒?dòng)電壓，然后由A4作為差動(dòng)輸入單端輸出放大 器，將電壓差信號(hào)變?yōu)閷?duì)地輸出的電信號(hào)。因傳感器的輸出電壓靈敏度漂移具有負(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(shí)，在A4上的負(fù)反饋電阻上并聯(lián)正 溫度系數(shù)的熱敏電阻巳，以達(dá)到用增益的正溫度特性更好的彌 補(bǔ)電橋部分靈敏度負(fù)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(bǔ)傍(C)并聯(lián)電阻補(bǔ)償圖2零位溫譚補(bǔ)借原理圈3、整體性能設(shè)計(jì)由于在零位補(bǔ)償中，實(shí)際傳感器的零位輸出vout -般不為0V，不符合R2R4=R1R3的假設(shè)，故需在3的處理電路的A4正相輸入端接入

6、一個(gè)補(bǔ)零位電阻，才可以將零位和溫漂一起補(bǔ)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(diǎn)漂移的影響。流經(jīng)VP3的電流不恒定，所以轉(zhuǎn)換的電壓也很多情況下不恒定,此必須接入集成運(yùn)放器A，以增強(qiáng)傳感器性能的穩(wěn)定性。在本實(shí)驗(yàn)的電路中，集成運(yùn)放器采用高集成、阻抗高的 LM324，并且差動(dòng)電壓需滿足R7/R10=R8/R11，以保證該電路僅 放大差動(dòng)電壓。實(shí)驗(yàn)中，電源電壓為1510%VDC 2010%VDC ,電阻阻值的相對(duì)偏差0.6%，靈敏度溫度系數(shù)在 0.001/C-0.003/C之間，差動(dòng)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(shí)驗(yàn)結(jié)果本實(shí)驗(yàn)隨機(jī)選取3個(gè)CYG19T型壓阻式壓力傳感器，并分別 記為a#、b#、c#進(jìn)行溫度補(bǔ)償調(diào)試。在不同的實(shí)驗(yàn)溫度下，對(duì) a#、b#、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(bǔ)償計(jì)算和驗(yàn)證補(bǔ)償?shù)挠行?，試?yàn)應(yīng)在全溫區(qū)內(nèi)取 5個(gè)以上的溫度點(diǎn)數(shù)據(jù)。根據(jù)測(cè)試結(jié)果，通過上面公式，即可計(jì) 算有關(guān)補(bǔ)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(jié)論實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，筆者設(shè)計(jì)的新型電路可有效對(duì)壓阻式壓力傳 感器進(jìn)行溫度補(bǔ)償，使CYG44型壓阻式壓力傳感器在 (-4060)P全溫區(qū)內(nèi)的熱零點(diǎn)漂移與熱靈敏度漂移達(dá)到了優(yōu)于土 2X10-4的優(yōu)化補(bǔ)償結(jié)果。并且，該方法簡(jiǎn)單易行、精度高、調(diào)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(bǔ)償，且易實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)，此市場(chǎng)應(yīng)用價(jià)值廣泛。6一 15V0 =f(T)+ 15VO2DW234*圖3溫度測(cè)量補(bǔ)償電路1500os-FHxn 寶1.恒流源供電電橋假設(shè)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(dòng)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