探空仪气压传感器温度补偿的新方法

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1、第3期气象水文海洋仪器NO．32010年9月MeteorO10gical，HydrologicalandMarineInstrumentsSep．2O10探空仪气压传感器温度补偿的新方法卢轶(太原无线电一厂，太原030006)摘要：气压传感器是探空仪中的核心部件之一，传统的硅压阻传感器应用于探空仪中还存在着一些不足。本文介绍了一种集成气压传感器，提出了集成气压传感器中的两种新的温度控制补偿方法，并依据试验数据做出了对比分析。关键词：气压传感器；温度补偿；温度控制中图分类号：TH765．1文献标识码：A文章编号：1006—009X(2010)03—0015-

2、03NewmethodsfortemperaturecompensationofpressuresensorinradiosondeIuYi(TaiyuanNo．1RadioFactory，Taiyuan030006)Abstract：Thepressuresensorisoneofthecorecomponentsinradiosonde．Therearestillsomedeficienciesintraditionalsiliconpiezoresistivesensors．Thispaperintroducesanintegratedpressur

3、esensorandputsforwardtwonewmethodsfortemperaturecompensation．Meanwhile，thecomparationismadeoutbyexperimentaldata．Keywords：pressuresensor；temperaturecompensation；temperaturecontrol集成电路技术制成。单晶硅材料在不同的压强环0引言境下电阻率发生变化引起传感器电阻的变化，依以往在高空气象探测领域中的气压测量普遍据这种变化就可以计算得到气压的变化。一体化采用的是机械指针式真空膜盒，因其测

4、量准确度硅杯式扩散型压力传感器克服了粘片结构的固有较低逐渐被淘汰。随着电子传感器技术的不断发缺陷，将电阻条、补偿电路和信号调整电路集成在展，硅压阻压力传感器广泛应用于高空气象探测一块硅片上，得到正比于力变化的电信号输出。领域中的气压测量。这种新型传感器的优点是：做温度补偿可紧贴硅压阻传感器放置测温元件，频率响应高，适于动态测量；体积小，适于微型化；以便动态测量其工作环境温度及时予以补偿，修精度高、灵敏高、可靠性高等。其缺点是温度影响正气压测量。较大，必须做好温度补偿订正。一种新的集成气现役数字式电子探空仪多采用直插式硅压阻压传感器的出现，为我们做好气压传感

5、器的温度传感器，在恒流或恒压供电条件下，随气压变化输订正提供了新的思路。出几十毫伏的小电压信号，差分放大后经过A／D转换得到随气压变化的数字信号，温度补偿修正1硅压阻传感器温度补偿特性元件得到的信号经过A／D转换得到随温度变化硅压阻传感器利用单晶硅材料的压阻效应和的数字量。这里以某型硅压阻气压传感器为实例进收稿日期：2O1O—O3l5．作者简介：卢轶(1973一)，女，大学，工程师．研究方向：高空气象探测·16·气象水文海洋仪器行变温变压的检定测试，温度由高到低每隔20℃温度点下改变压力(从高压到低压)进行测试，采设定1个测试点，共计5个温度测试点，并在各

6、个集数据，见表1。表1采集数据采用三阶多项式分区曲面拟合方法如下：误差最大误差：2．60hPa，标准差：0．73hPa。在一40～4O℃温度范围内，拟合最大误差：集成压力传感器便于工作环境温度控制，但0．78hPa，标准差：0．28hPa；是其拟合精度仍然不能满足高空气象探测要求，在一2O～40℃温度范围内，拟合最大误差：为了有效提高拟合精度和测量准确度，在这里提0．36hPa，标准差：0．12hPa；出以下2种采取温度控制方案压缩温度变化范围在O～4O℃温度范围内，拟合最大误差：0．21的新的温度补偿方法。hPa，标准差：0．09hPa。2．1采用恒温控

7、制方法通过对不同温度范围内拟合误差的对比发恒温控制是要保证集成压力传感器工作环境现，气压测量环境温度范围越宽拟合误差越大，如温度相对稳定。通过不断读到的压力附温值和设果压缩温度范围就会有效提高拟合精度和测量准定温度值的差距，单片机端口控制加热管的通断，确度。但是由于高空气象探测气压测量环境温度保证压力传感器始终工作在一个设定温度点(T的实际情况(温度范围宽可从一40～4O℃)，在现±5)℃(高于原温度上限1O℃)的温度区间，在检役数字式电子探空仪状态只能在保温等方面做些定工艺方面也得到极大简化。在室温条件下控制改善，难以做到对工作环境温度的控制。压力传感器

8、附温分别处于(T+5)℃，T，(T一5)℃3个温度点，在各个温度点