壓力傳感器溫度漂移補(bǔ)償?shù)碾娐吩O(shè)計(jì)
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摘要：在現(xiàn)今工業(yè)生產(chǎn)中許多新興技術(shù)得到了應(yīng)用，然而在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中通常發(fā)現(xiàn)該類新興技術(shù)存在著諸多隱患，比如就壓力傳感器來(lái)說(shuō)，在實(shí)際應(yīng)用中往往由于多種因素會(huì)產(chǎn)生由于溫度所引起的誤差，這對(duì)于傳感器的靈敏程度影響較大，會(huì)引起測(cè)量結(jié)果的誤差，這將對(duì)工業(yè)生產(chǎn)和其它的監(jiān)控測(cè)量設(shè)備產(chǎn)生影響。文章對(duì)壓力傳感器溫度漂移的原因和具體解決思路進(jìn)行分析，并進(jìn)行壓力傳感器溫度漂移補(bǔ)償的控制電路設(shè)計(jì)探討，以盡可能使在各領(lǐng)域應(yīng)用壓力傳感器時(shí)靈敏度得到保證。
關(guān)鍵詞：壓力傳感器；靈敏度；溫度漂移；電路設(shè)計(jì)
1分析壓力傳感器溫度漂移的具體原因
通過(guò)壓力傳感器工作問(wèn)題發(fā)生的原因分析，以進(jìn)行壓力傳感器溫度漂移補(bǔ)償是有必要的，這對(duì)電路體系設(shè)計(jì)有很大的幫助，一般認(rèn)為要考慮壓力傳感器工作過(guò)程中的靈敏度和零位溫度，這兩者通常會(huì)在工作中出現(xiàn)問(wèn)題，影響到壓力傳感器數(shù)據(jù)，前者分析進(jìn)行考慮要結(jié)合各類公式進(jìn)行分析，一般認(rèn)為主要是氣體殘留的影響，這主要是因?yàn)閴毫鞲衅髟谑褂妹芊鈪⒖級(jí)毫η粫r(shí)會(huì)由于氣體殘留而造成數(shù)據(jù)的影響，但是較為簡(jiǎn)單的壓力傳感器并不需要考慮該方面的問(wèn)題，除此之外需要注意還有橋臂電阻相關(guān)差異因素所引起的溫度漂移，一般認(rèn)為該類情況主要是電阻值所導(dǎo)致的差異，除此之外未知膜的厚度也會(huì)有所影響，這兩者最終都會(huì)引起溫度漂移。而就后者來(lái)說(shuō)，靈敏度作為對(duì)于壓力傳感器作為重要的因素之一，一旦出現(xiàn)漂移則會(huì)對(duì)于壓力傳感性的可靠程度造成嚴(yán)重影響，一般來(lái)說(shuō)靈敏度漂移的主要原因有諸多方面，為此通過(guò)對(duì)于大量論文和文獻(xiàn)資料的研究，也主要是因?yàn)閴鹤柘禂?shù)和靈敏度之間的關(guān)系，尤其是電阻系數(shù)會(huì)受到溫度因素的的影響而最終影響的壓力傳感器。一般認(rèn)為以上兩者就使壓力上感起出現(xiàn)溫度漂移的主要原因，因此對(duì)壓力傳感器的工作條例進(jìn)行解決是，要參考以上兩點(diǎn)進(jìn)行[1]。
2壓力傳感器問(wèn)題解決的相關(guān)思路
在宏觀層面上為解決壓力傳感器所出現(xiàn)的各類問(wèn)題，可以結(jié)合稍微所提到的具體原因進(jìn)行有效的分析并解決，就實(shí)際來(lái)說(shuō)一般發(fā)源內(nèi)在和外在兩個(gè)部分解決方法，結(jié)合實(shí)際工作和工作環(huán)境進(jìn)行適宜的補(bǔ)償方法選取是有必要的，就目前來(lái)看一般是分為適應(yīng)于零位溫度漂移內(nèi)部和軟、硬件外部?jī)煞N補(bǔ)償方式，具體如下：
2.1零位溫度漂移內(nèi)部補(bǔ)償
零位溫度漂移是上文原因分析中的較為重要的一方面，也就是從傳感器的內(nèi)部進(jìn)行改變，主要的改變方式是對(duì)于內(nèi)部結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，也就是適應(yīng)于壓力傳感器零位溫度飄移的內(nèi)部補(bǔ)償方式，以對(duì)該種情況進(jìn)行控制，具體來(lái)說(shuō)以控制擴(kuò)散電阻為主要的方法，通過(guò)使擴(kuò)散電阻阻值的變化，進(jìn)行與擴(kuò)散電阻溫度系數(shù)的調(diào)整，今兒在沒(méi)有其他變化比如加壓的情況下，對(duì)于要求條件進(jìn)行滿足。那么為了達(dá)到這種情況就需要對(duì)內(nèi)部的一些結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，以對(duì)于擴(kuò)散電阻進(jìn)行性控制，主要的方式有材料特性的控制和對(duì)，壓力傳感器敏感度的把控兩方面[2]。
2.2軟、硬件外部補(bǔ)償
一般在外部進(jìn)行壓力傳感器溫度飄移的補(bǔ)償時(shí)，可以算軟件方面實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償算法，使現(xiàn)有的溫度誤差在職能軟件的計(jì)算處理過(guò)程中得到解決，就目前來(lái)說(shuō)回歸分析凡是較為好用的一種補(bǔ)償付軟件方式，比如下圖所示就是常用的軟件補(bǔ)償方式之一。而在硬件方面的補(bǔ)償也就是下文要重點(diǎn)所說(shuō)的，對(duì)壓力傳感器的控制電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，進(jìn)而通過(guò)電路設(shè)計(jì)對(duì)于傳感器的不利影響進(jìn)行減少。需要注意的是內(nèi)部補(bǔ)償主要是對(duì)于材料進(jìn)行更改，最后控制的是擴(kuò)散電阻阻止，而外部補(bǔ)償則主要是通過(guò)軟件算法和硬件的電路設(shè)計(jì)進(jìn)行更改，相對(duì)來(lái)說(shuō)，作為外部補(bǔ)償方式的控制電路設(shè)計(jì)有著更好的控制效果，對(duì)學(xué)誤差的減少有著更好的作用。
3具體壓力傳感器溫度漂移補(bǔ)償?shù)碾娐吩O(shè)計(jì)相關(guān)分析
在壓力傳感器外部補(bǔ)償?shù)目刂齐娐吩O(shè)計(jì)方面有著較多的電路設(shè)計(jì)方法，具體來(lái)說(shuō)主要有以下三種即電源電路、插動(dòng)放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路，除此之外對(duì)于溫度傳感器的選擇也有較為重要的作用，并可以展開(kāi)spice的模型構(gòu)建模擬。
3.1電源電路、插動(dòng)放大電路
首先對(duì)于電源電路和插動(dòng)放大電路進(jìn)行分析，前者需要對(duì)于電源電路恒流恒壓進(jìn)行分析，根據(jù)供電的方式及特點(diǎn)進(jìn)行比較以對(duì)控制電路的具體設(shè)計(jì)有所保證。因此將壓力傳感器中的擴(kuò)散電阻以表示符號(hào)R進(jìn)行表示，并將4個(gè)R的初始值進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)于壓力傳感器的主要工作方式進(jìn)行分析可知，在感受到壓力后擴(kuò)散電阻的電阻值開(kāi)始出現(xiàn)升降情況，而在感受到溫度變化時(shí)，均出現(xiàn)相同的R值變化，而具體進(jìn)行對(duì)比分析，可知在輸出信號(hào)的準(zhǔn)確程度上，恒流供電較為可靠，相應(yīng)的恒壓電源供電的作用較弱。而差動(dòng)放大電路實(shí)際上也就是。應(yīng)用共膜信號(hào)的控制，對(duì)可變電阻進(jìn)行調(diào)整上的保障，就具體進(jìn)行分析來(lái)說(shuō)，也就是在電阻輸出較大時(shí)所具備的良好放大效果所得出的。
3.2A/D轉(zhuǎn)換電路
該總電路的轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)是較為重要的電路功能控制的基礎(chǔ)，就具體來(lái)說(shuō)，也就是要?jiǎng)?chuàng)凡輸入14位A/D轉(zhuǎn)換芯片，從實(shí)際應(yīng)用方面可知該種芯片效率較高，并且滿足壓力傳感器所需的精準(zhǔn)度，在消耗能量較小的情況下，可以對(duì)誤差進(jìn)行糾正，節(jié)省了人工費(fèi)，用等諸多額外成本[3]。
3.3溫度傳感器的選擇和spice的模型構(gòu)建模擬
根據(jù)具體的工作環(huán)境，對(duì)于溫度傳感器進(jìn)行選取是很重要的，這是保證溫度漂移補(bǔ)償變化的重要基礎(chǔ)之一，對(duì)于數(shù)據(jù)保障有了較為重要的作用。而除此之外在目前為了實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償控制電路的設(shè)計(jì)保障，也可以通過(guò)模型進(jìn)行模擬構(gòu)建，在根據(jù)相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行構(gòu)建的完成后，對(duì)于根據(jù)上述要求所設(shè)計(jì)的構(gòu)建進(jìn)行分析和模擬運(yùn)行，對(duì)于補(bǔ)償前后的溫度漂移補(bǔ)償和壓力傳感器本身的精確度進(jìn)行分析，以上所進(jìn)行的設(shè)計(jì)理念和具體的電路設(shè)計(jì)方式在具體應(yīng)用中取到了較好的作用，因此在廣大領(lǐng)域中應(yīng)用壓力傳感器時(shí)進(jìn)行該方式補(bǔ)償對(duì)于工作效率和速度的精確度有著較好的提高作用[4]。
4結(jié)語(yǔ)
本文主要探究了壓力傳感器溫度漂移補(bǔ)償?shù)目刂齐娐吩O(shè)計(jì)，作為影響工廠生產(chǎn)和監(jiān)控工作的重要數(shù)據(jù)傳輸工具，其精確程度和靈敏度與工作效率有著作為直接的關(guān)系，因此對(duì)當(dāng)前出現(xiàn)的狀況及其背后的原因加以分析，通過(guò)分析進(jìn)行改進(jìn)是有必要的，這可以很大程度上提高工作效率，進(jìn)而提高相關(guān)企業(yè)和技術(shù)在社會(huì)方面的競(jìng)爭(zhēng)力，尤其在各領(lǐng)域應(yīng)用壓力傳感器頻率較高的當(dāng)下，對(duì)壓力傳感器溫度遷移補(bǔ)償?shù)木€路進(jìn)行設(shè)計(jì)將會(huì)有更高的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展也有著一定的推動(dòng)作用。
參考文獻(xiàn)：
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作者：毛仕洋 袁氫 單位：荊楚理工學(xué)院