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              溫度補償篇-硅壓阻式智能壓力傳感器

              文章來源:吉創儀表 作者:小艾 發布時間:2019-04-17 09:04:39
              在實際應用當中,硅壓阻式壓力傳感器的確面臨著溫度補償問題
              文本關鍵詞:壓力傳感器,溫度補償,智能壓力傳感器

              硅壓阻式智能壓力傳感器溫度補償的意義

              在對硅壓阻式壓力傳感器的研究方向中,除了開發耐高溫,及用于微機械加工的壓力傳感器,還有一個重要的研究方向是溫度漂移的補償,在實際應用當中,硅壓阻式壓力傳感器的確面臨著溫度補償問題。硅材料會受到溫度的影響,導致零點漂移和靈敏度漂移,它來源于半導體物理性質對溫度的敏感性。

              零位漂移是因為擴散電阻阻值隨溫度改變而發生變化。擴散電阻的溫度系數因薄層電阻不同而異。表面雜質濃度高時,薄層電阻小,溫度系數亦小,反之,薄層電阻增加,溫度系數增大。由于工藝上的原因,難以使 4 個橋臂電阻溫度系數完全相同,因此,不可避免的要產生零位漂移。所以,適當提高表面雜質濃度,可以減小溫度系數,進而減小零位漂移。但是,過高的雜質濃度會降低傳感器的靈敏度。

              硅壓阻式壓力傳感器的靈敏度漂移是由于壓阻系數隨溫度改變而引起的。當溫度升高時,壓阻系數減小,反之則增大。所以,當溫度升高時,傳感器靈敏度降低。如果提高擴散電阻的表面雜質濃度,壓阻系數隨溫度變化要小一些,但傳感器的靈敏度同樣會降低。因此,對壓阻式壓力傳感器進行溫度補償在實際應用當中顯得相當重要。


              硅壓阻式智能壓力傳感器溫度補償研究現狀

              在對壓阻式壓力傳感器的溫度誤差補償這一領域里,國外一直都走在前列,早在多年前就己經有人在從事這方面的研究,并取得了很大的進步,提出了很多種不同的補償方法,并己將某些研究成果應用于相關的生產實踐中。

              例如美國著名的傳感器公司 kulite 公司就基于相關的補償方法研制出了一套補償系統,并己經應用于生產,但是這個系統跟一臺專用的計算機捆綁銷售,而且其價格十分昂貴,每臺售價大約要 35 萬美元。

              在國內,近年來在這方面的理論研究也取得了很大的進步,如沈陽儀器儀表工藝研究所在國內首次解決了擴散硅力敏芯片的溫度靈敏度自補償工藝,但是都苦于沒有一個精確的、可方便的應用于生產實踐數學模型來計算補償電阻的大小,難以實現在生產線上快速自動的補償,效率不高。
              由于溫度是影響壓力傳感器線性度的主要原因,溫度漂移效應補償研究成為眾所關注的課題,近年來發表此方面的論文也比較多,歸納起來有兩大類:

              硬件補償:在橋臂上串、并聯恰當恒定電阻法,橋臂熱敏電阻補償法,橋外串、并聯熱敏電阻補償法,雙電橋補償技術、三極管補償技術等。

              軟件補償:軟件補償是將微處理器與壓力傳感器結合起來,充分利用豐富的軟件功能、結合一定的補償算法對傳感器溫度的附加誤差進行修正。軟件補償的算法有曲線擬合法和表格法。曲線擬合法又可分為最佳擬合直線法和多項式曲線擬合法。還有反函數法及目前比較流行的神經網絡法等。都可用于壓力傳感器溫度漂移的補償。

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