基于Z-力敏元件的测力研究.pdf

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1、第29卷第2期传感技术学报Vol_29No．22016年2月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSFeb．2016ResearchonTestingForceBasedonZ．SensitiveElementJIANGDong，SHANYi，LIUXukun，YANGJiaxiang，WANGDeyu(CollegeofElectrical&ElectronicEngineering，HarbinUniversityofScienceandTechnology，Harbin150080，China)Abstract：SinceZ-sensitiveeleme

2、ntisasemiconductorelementthatexistsdispersion，nonlinearity，temperaturecharacteristics，zerodriftcharacteristics，theamountofoutputfrequencyareco~espondencetostrainofthepres—sure，itcanbeappliedonlyaftercompensation．ThecharacteristicsaboveoftheZ—force—sensitivecomponentswereresearchedinthispaper．Thedi

3、spersionandnonlinearoftheforce—sensitiveelementissolvedbycubicsplineinter—polationmethod．Thetemperaturecharacteristic!existissolvedbyquadraticinterpolationmethod．Thezerodriftcharacteristicsaresolvedbylockmethodthroughprogram．ExperimentsshowthatthroughdigitizationcompensatedZ·-force··sensitivecompo

4、nentstheoutputfrequencyofthetestsystemcandirectlyproportionaltothemeasuredpres·-surestrain．TheresearchresultslayafoundationforpracticalappficationofZ—force—sensitiveelement．Keywords：pressuresensors；nonlinearcompensation；temperaturecompensation；zerodriftEEACC：7100；7210；7230doi：10．39690．issn．1004-16

5、99．2016．02．006基于Z一力敏元件的测力研究江东，单薏，刘绪坤，杨嘉祥，王德玉(哈尔滨理工大学电气与电子工程学院，哈尔滨150080)摘要：z一力敏元件是一种新型的半导体器件，输出为与压力应变有一定对应关系的频率量，该器件具有分散性、非线性、温度特性、零点漂移等特性，须通过硬件或补偿软件才能实际应用。本文对z一力敏元件的特性进行了研究，通过三次样条插值方法实现力敏元件的线性化，通过二次插值方法实现温度补偿，通过加载时重量突变编程锁定的方法解决零点漂移。实验表明，通过数字化补偿后z一力敏元件可输出与被测压力应变成正比的线性输出，该研究为z一力敏元件的实际应用奠定了基础。关键词：压力

6、传感器；非线性补偿；温度补偿；零点漂移中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1004—1699(2016)02—0182—06具有模拟量输出的压力应变传感器按材料分类漂移等特性n，因此需要通过补偿方能实际应用。有电阻式n、电感式b。、电容式、陶瓷式穗和半本文通过软件补偿的方法解决上述问题。导体式等n川。这些压力传感器在数字化测量系统1Z一力敏感元件工作电路中应用需要首先进行A／D转换n，电路设计比较复杂。z一力敏元件构成的力传感器属于半导体材z一力敏元件工作电路如图1所示。料，但与传统半导体材料构成的力传感器不同，传统工作电路由z一力敏元件、电容和电阻构成。其的半导体测力原理是力改

7、变半导体的电阻值，通过原理：z一力敏元件具有负阻效应，利用其负阻效应测量电阻值实现力的测量。z一力敏元件的工作原理可构成电容的充放电电路。z一力敏元件的振荡电是力改变半导体的输出频率，输出频率与所受压力路可输出频率信号，其值与压力应变有确定的关应变具有确定的关系，可直接输出数字信号，因此可系。将具有负阻效应的临界电压称为跳变电压，用省去A／D转换环节，因其简单、方便、成本低，所以应表示，当达到跳变电压时输出电压由高跳变到