硅压阻式压力传感器高精度温度补偿技术研究

发布时间：2017-04-06 15:13

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【摘要】：作为一种受到广泛应用并且发展迅速的新型传感器,硅压阻式压力传感器具备以下特点:高精准度、高灵敏度、高稳定性、宽工作频率范围、易于方法简便、易于生产。然而,压阻式压力传感器受到半导体温度特性影响,会存在温度漂移,从而在一定程度上限制了此传感器的运用及推广。为了解决易发生温度漂移的缺陷,论文就压阻式压力传感器开发了两套智能温度补偿系统。该套系统以现代信号处理技术为基础理论,以温度调芯片为核心原件,使用高性能数字信号处理器控制模块,采用三次样条插值的方法进行温度补偿参数进行拟合,对压阻式压力传感器的这一缺陷进行了精准的补偿。论文的主要内容如下:1.分析了硅压阻式压力传感器产生温度漂移原因,比较了国内外对扩散硅压力传感器进行温度补偿的方法,建立了数字和模拟两种补偿机制。2.经过对MAX1452温度调理芯片补偿理论的一系列探讨和研究,确立了智能温度补偿系统的方案计划,并进行了推导论证。在遵循整体方案要求的前提下,设计了详细的方案。3.设计了基于DSP芯片配合使用软件算法进行温度补偿处理的压力检测系统理。根据温度传感器提供的温度参数,利用多项式曲线拟合软件算法和牛顿内插组合法对测量数据的补偿处理。4.将基于MAX1452温度调理芯片制成的传感器、基于DSP芯片TMS320LF2407制成的传感器和不经过温度补偿的传感器测量到的值进行对比分析,两种传感器的测量精度比没有温度补偿时均大幅度提高,实现了在恶劣的环境下的精确测量。
【关键词】：压阻式压力传感器 温度漂移 温度补偿 DSP
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP212
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 本论文的设计来源9-10
• 1.2 硅压阻式压力传感器的原理10-13
• 1.3 硅压阻式压力传感器的发展方向13-14
• 1.4 温度补偿方法的国内外研究现状14-16
• 1.5 本文选题的原因16
• 1.6 本文的主要意义及工作16-17
• 1.7 本章小结17-18
• 第二章 温度对精度的影响及补偿方案的架构18-27
• 2.1 温度对硅压阻式压力传感器输出精度的影响18-19
• 2.1.1 零点热漂移18-19
• 2.1.2 灵敏度热漂移19
• 2.2 硅压阻式压力传感器的温度补偿方法19-24
• 2.2.1 硬件补偿法20-21
• 2.2.2 软件补偿法21-24
• 2.3 本论文温度补偿方案及架构设计24-26
• 2.3.1 数字传感信号调理方案25
• 2.3.2 模拟传感信号调理方案25-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第三章 两种温度补偿系统的实现27-58
• 3.1 数字传感信号调理方案27-49
• 3.1.1 硅压阻式压力敏感元件27-29
• 3.1.2 DSP的选型29-30
• 3.1.3 温度传感器30-32
• 3.1.4 电源设计32-34
• 3.1.5 信号放大电路34
• 3.1.6 数字信号处理器设计34-35
• 3.1.7 信号采集电路35-37
• 3.1.8 存储器电路37-38
• 3.1.9 信号输出电路38
• 3.1.10软件设计38-49
• 3.2 模拟传感信号调理的技术方案49-57
• 3.2.1 MAX1452工作原理49-52
• 3.2.2 传感器温度补偿的实现52-54
• 3.2.3 电源供电设计54-55
• 3.2.4 EEPROM的供电设计55-56
• 3.2.5 集成化精密变送电路56-57
• 3.3 本章总结57-58
• 第四章 性能测试58-67
• 4.1 实验验证58-61
• 4.1.1 实验目的58
• 4.1.2 试验方法58
• 4.1.3 试验条件58-61
• 4.1.4 测试情况61
• 4.2 试验结果分析61-66
• 4.2.1 DSP温度调理方案测试结果61-64
• 4.2.2 MAX1425信号调理方案实验结果64-66
• 4.3 本章小结66-67
• 第五章 结论67-69
• 5.1 全文总结67-68
• 5.2 本文的创新点68
• 5.3 工作展望68-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-73

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1 吕莉;陈志远;;测量的温度补偿的原则与方法[J];科技创新导报;2011年24期

2 张国华;电容式压力传感器电路的温度补偿[J];电子学报;1996年05期

3 李现明，王军，李歧强;并联式温度补偿的模糊优化[J];传感器技术;1998年03期

4 刘波;数字式温度传感器与仪表的智能化设计[J];仪表技术;2002年02期

5 朱正德;温度补偿在工序间检测器具中的应用[J];自动化仪表;2005年07期

6 夏勇;杨建华;杨W，

本文编号：289102