数字气压传感器的一种高效标定和补偿方法.pdf

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1、44传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2014年第33卷第ll期DOI：10．13873／J．1000-9787(2014)11-0044-04数字气压传感器的一种高效标定和补偿方法李亮，杜利东，赵湛，卫克晶(1．中国科学院电子学研究所传感器技术联合国家重点实验室。北京100190；2．解放军理工大学气象海洋学院探测与装备工程教研中心。江苏南京210007；3．中国科学院大学，北京100080)摘要：硅压阻式压力传感器受制造工艺和测量环境的影响，其输出大都具有一定的非线性，其中以温度的影响

2、最为明显。鉴于此，传感器需要准确地标定测试和温度补偿，首先制作一种带有高精度AD和微处理器的数字气压传感器，用它采集数据；然后分析测试设备，确定采用恒压变温的标定方案，它不仅效率高，而且能准确反映传感器的温度和输出特性；最后用最小二乘算法在微处理器上实现温度补偿，补偿后传感器的输出精度满足了应用需求。关键词：硅压阻式压力传感器；标定测试；温度补偿；最dx-乘法中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1000-9787(2014)11-0044-04Ahighemcientmethodforcalibrationandcompensatio

3、nn'■●·’●术0IdigitalalrDressureSenS0rLILiang，DULi—dong，ZHAOZhan，WEIKe-jing(1．InstituteofElectronics，ChineseAcademyofSciences，Beijing100190，China；2．InstituteofMarineMeteorological，PLAUniversityofScienceandTechnology，Nanjing210007，China；3．UniversityofChineseAcademyofSciences，Bei

4、jing100080，China)Abstract：Influencedbymanufacturingtechnologyandmeasurementenvironment，especiallytemperature，output0fSipiezo—resistivepressuresensormostlyisnon—linear．Soitisnecessaryforsensortoaccuratelycalibrate．testandtemperaturecompensation，firstly，fabricateadigitalairpre

5、ssuresensorwhichcontainshighprecisionADandmicroprocessortocollectdatas，thenanalyzetestequipmentanddecidetoadoptschemeofvariabletemperatureatconstantpressure．Thismethodisveryefficientandcandescribefeaturesoftemperatureandoutputofsensorexactly．Finally，temperaturecompensationis

6、carriedoutonmicrocontrollerbyleastsquaremethod，outputprecisionofsensoraftercompensationmeetdemandofapplication．Keywords：Sipiezo—resistivepressuresensor；calibrationandtest；temperaturecompensation；leastsquaremethod0引言根据设备特性选择了合适的标定方案。最后在对比多种温硅压阻式气压传感器采用目前较为成熟的微电子加工度补偿算法后选择了合适的

7、温度补偿算法。该补偿算工艺制造，将微机械结构和电路集成到一起⋯，具有体积法取得了良好的补偿效果，明显减小了温度对传感器输出小、功耗小和成本低等优点，在各领域中都有广泛应用，特特性的影响。别是随着近年来行动装置的快速发展，在个人气象站、室内1传感器芯片特性分析定位等方面也有非常广阔的应用前景。方形膜硅压阻式压力传感器芯片目前应用较为广泛，相较于其他气压传感器，硅压阻式压力传感器的缺点相较于圆形等其他薄膜形状，它更易采用MEMS工艺加主要是受温度影响比较大，因此，为了提高其输出精度工。本文即是对一种方形芯片标定和补偿，在方形芯片的就要合理地设计硬件

8、电路和选择标定方案、补偿算法。本平膜片的四边制造有4只相同的力敏电阻器，由它们构成文首先设计了一种成本低、体积小的数字气压传感器，然后的四臂受感电桥就