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压力传感器微弱信号处理与温度线性的补偿

发布时间:2018-7-31      发布人:长沙泽天      点击:

泽天传感在压力传感器开发研究领域具有丰富的经验和成功案例,除压力传感器制造工艺外,在传感器中设计应用的的微弱信号处理电路方面有以下几点提请特别注意。

1、可精确放大0~0.5mV的弱电信号;

2、将0~0.5mV的信号或更大的输入电信号,线性变换为0~5V、1~5V;0~20mA;4~20mA等多种形式的输出;

3、电路中采用的高性能单片微处理器,可对输入信号的非线性、温度漂移等误差,逐点进行数字化修正,精度可达0.01%,无须额外的其他补偿元件补偿;

4、电路工作温度范围宽:-55℃~150℃。

5、数字电路设计原理如图1所示,

压力传感器电路组成原理图

图1 电路组成原理图

零点和满量程温漂补偿方案,零点和满量程温漂采用查表补偿法,补偿原理如下表。

零点和满量程温漂补偿方案

在一个恒定的温度点,通过计算机或手操器的按键将对应温度点的零点误差相对值和满量程温漂绝对值,记录到单片机的FLASH中,当单片机正常工作时,根据采样的温度值,查表得该温度点的零点误差和放大倍数,按照下列公式计算传感器未经线性补偿的输出值。

D3=(D1+D2)*S

式中:D3——传感器未经线性补偿的输出值;D1——单片机经A/D转换得到的实际值;D2——查表得到的零点误差值,有正负号;S ——查表得到的绝对放大系数。

当传感器的零点需要改变时,通过计算机或手操器将FLASH中的零点误差值统一加某一需要的定值,即保持传感器的零点温补特性不变,实现零点平移。当传感器的满量程需要改变时,通过计算机或手操器将FLASH中的放大系数统一乘以某一需要的定值,即保持传感器的满量温补特性不变,实现满量程的迁移。

线性补偿方案:压力传感器的线性补偿采用查表分段线性化处理,即用得到的传感器未经线性补偿的输出值D3,加上该压力点通过计算得到的线性偏移量,最后得到经温度、线性补偿的实际压力值。

例如5MPa压力传感器五点线性补偿的具体方法为:将压力点分为五个等分点,然后逐点加压,在1MPa点将D3记录到FLASH的内存对应区,通过手动调节将压力变送器调到理想输出值,计算出D3与理想输出的差值,依次记录2MPa、3MPa、4MPa、5MPa的对应值。通过下列计算公式计算出线性补偿后的值D4。

D4=D3+△L

式中:D4——线性补偿后的值;D3——温度补偿后的值;△L——线性差值,通过D3查表及分段线性化得到。本文源自泽天传感,版权所有,转载请保留出处。