一种硅压阻式压力传感器温度补偿算法及软件实现

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硅压阻式压力传感器的现场可编程自动补偿技术

中图分类号：Ｔ２２Ｐ０文献标识码：Ａ文章编号：１０－７７２０）１０７－０００９８（０８１－０２２
Ｌｏａｏｒｍｍａｌｕｔｍａｉｏｐｅｓｔｏｃｌｐｒｇａｂｅａｏｔｃｃｍｎａｉｎ
摘
要：为了提高硅压阻式压力传感器温度性能指标，并实现快速补偿，通过以ＡＩ８６处理器为核Ｄｚ１微Ｃ
心设计了智能压力传感器，出了传感器在宽温区下测量误差的自动补偿办法，过对Ｉｅｓｒ提通Ｃｓｎｏ系列压力传感器的应用，使其温度性能提高了ｉ２个数量级。－关键词：硅压阻；压力传感器；下载；自动补偿
图１
保证良好的特性，对于硅压阻式传感器来说是一个麻烦这
的问题。
硅压阻式传感器灵敏度高，使用方便。由于采用集成
工艺，又无传动部件，因而，性能稳定、可靠性高、积小，体
重量轻。这些优点对机载部件很有利。
硅压阻式压力传感器补偿方法也多种多样，中，其采用
Ａｂｔａｔｎｏｄｒｔｍｐｏｅｔｅｔｍｐｒｔｒｅｆｒｎｅｏｈｉｃｎｐｅｏｅｉｔｅｐｅｓｒｅｓｒａｄｓｒｃ：Ｉｒｅｏｉｒｖｈｅｅａｕｅｐｒｍａｃｆｔｅｓｌｏｉｚｒｓｓｉｒｓｕｅｓｎｏｎｏｉｖａｈｅｅｒｐｄｃｍｐｎａｉｎ，ａｓｒｒｓｕｅｓｎｏａｅｎＤｔ８６ｃｉｖａｉｏｅｓｔｏｍａｔｅｓｒｅｓｒｂｓｄｏＡｘ１ｍｉｒｐｏｅｓｒｉｅｉｎｄ，ｎｐＣｃｏｒｃｓｏｓｄｓｇｅａｄａａｔｍａｉｏｅｓｔｎｍｅｎｉｉｔｏｕｅｏｈａｕｅｎｒｏｎｅｉｅｔｍｐｒｔｒａｇ．ｈｅｕｔｕｏｔｃｍｐｎａｉａｓｎｒｄｃｄｆｒｔｅｍｅｓｒｍｅｔｅｒｒｕｄｒｗｄｅｅａｕｅｒｎｅＴｅｒｓｌｃｏｐｅｅｔｔａｈｅｅａｕｅｐｒｒｎｅｏｈＣｓｎｏｅｉｓｏｒｓｕｅｓｎｏｓｉｒｖｄ１—２ｏｄｒｏｒｓｎｓｈｔｔｅｔｍｐｒｔｒｅｆｍａｃｆｔｅＩｅｓｒｓｒｆｐｅｓｒｅｓｒｉｍｐｏｅｏｅｒｅｆｍａｎｔｄｙｔｉｗａ．ｇｉｅｂｓｙｕｈＫｅｒｓｉｃｎｐｅｏｅｉｔｅｐｅｓｒｅｓｒｄｗｎｏｄ；ｕｏｃｍｐｎａｉｎｙｗｏｄ：ｓｌｏｉｚｒｓｉ；ｒｓｕｅｓｎｏ；ｏｌａａｔ — ｏｅｓｔｉｓｖｏ

一种硅微压阻式压力传感器的研究

ｍｍｌａｉｅｐｅｏｅｉｏｅｒｉｅｍｒｅｔｅｓｎｉｖｔＦｒｅｍｒ，ｈｔｓｄｓｉｕｕ，ｏｔｎｏｔｉｒｓｒｉｄｔｍｎｄｔｉｐｏｈｅｓｉｙｕｔｒｏｅｔｅｓｅｓｉｒ — ｃｏｆｈｚｓｔｓｅｏｖｔｉ．ｈｒｔｂｔｎｉｓｌｔｄｆｒｉｅｅｔｒｓｕｅｔｏｔｎｒｌｉｎｓｈｍｅｂｔｅｎｉｕｄｏｔｕａｕｎｅｋｉｉａｅｆｒｎｅｓｒｏｂａｅｏｃｅｅｗｅｐｔｕｔｌｅａｄｐａｏｓｍｕｏｄｐｉａｔｎａｎｐｖｓｅｓｈｓｓｄｐｏｉｅｆｒｎｅｏｅｉｎｔｚｉｔｅｃｏｒｓｕｅｅｓｒｔｓ．ｉｔｙｒｖｄｓｒｅｅｃｆｒｓｎａｄｏｉａｏｏｈｒｐｅｓｒｓｎｏ．ｒＴｕａｅｄｇｐｍｉｎｆｔｍｉ
算，确定了压敏电阻最佳放置位置，高灵敏度；各个不同的压力下仿真出应力分布图、出输入一来提并在得
输出关系图及应力峰值。研究为压阻式微压力传感器的结构以及优化、稳健设计提供了一定参考。关键词：压力传感器；敏电阻；微压弹性膜片；真仿【ｂｔａｔｈｒｓｒｓｎｏｏｉｏｐｅｏｉｉｉ０ＰｌｓｌｓａｎｙｄａｄＡｓｃ］Ｔｅｐｅｕｅｅｓｒｆｍｃｉｓｔｅｗｔ２ｋａｕｃｅｐｎｉａａｚ，ｒｓｒｚｓｖｈｆｌａｓｌｅｎ
第１期２１０２年１月
文章编号：０１３９（０２０ — １３０１０ — ９７２１）１００ — ３

压阻式压力传感器硅二极管的负温度补偿

压阻式压力传感器硅二极管的负温度补偿一、引言压阻式压力传感器是一种广泛应用于工业自动化控制和生产过程监测中的传感器。

它通过测量压力对电阻值的影响来实现对压力的测量。

而硅二极管则是一种常见的半导体元件，具有负温度系数特性。

本文将介绍压阻式压力传感器和硅二极管的负温度补偿技术。

二、压阻式压力传感器1. 工作原理压阻式压力传感器采用了电阻应变原理，即当外界施加一个载荷（如压力）时，导致材料发生形变，从而改变电阻值。

这种电阻值与载荷间的关系称为灵敏度，通常用单位载荷下电阻值的变化率表示。

2. 结构和分类根据结构不同，可以将压阻式传感器分为片式、箔式和薄膜式三类。

其中片式传感器结构简单、价格低廉，但灵敏度较低；箔式传感器适用于高精度测量场合；薄膜式传感器具有良好的弹性和稳定性。

3. 应用领域压阻式压力传感器广泛应用于工业自动化控制、汽车制造、航空航天等领域。

例如，在汽车生产中，压阻式传感器可以用于测量轮胎的气压，以确保行驶安全。

三、硅二极管的负温度补偿技术1. 负温度系数特性硅二极管具有负温度系数特性，即在一定温度范围内，其电阻值随着温度升高而下降。

这是由于在高温下，载流子的浓度增加，从而导致电阻值的下降。

2. 负温度补偿原理在使用压阻式传感器进行测量时，由于环境温度的变化会影响电阻值的大小，从而影响测量结果的准确性。

因此需要对环境温度进行补偿。

这里介绍一种利用硅二极管负温度系数特性进行补偿的方法。

将一个硅二极管串联到传感器电路中，在常温下，二极管处于截止状态，不起作用；当环境温度升高时，二极管的电阻值下降，从而产生一个与环境温度相关的电压信号，通过运算放大器进行放大并反向补偿到传感器电路中，从而抵消环境温度对测量结果的影响。

3. 实现方法在实现硅二极管负温度补偿技术时，需要注意以下几点：（1）选择合适的硅二极管：应选用具有较高负温度系数、稳定性好、漏电流小等性能优良的硅二极管。

（2）确定合适的工作点：应根据硅二极管的特性曲线确定合适的工作点，以保证补偿效果最佳。

一种硅压阻式压力传感器温度补偿算法及软件实现-基础电子

一种硅压阻式压力传感器温度补偿算法及软件实现-基础电子摘要：硅压阻式压力传感器的零点温度漂移和灵敏度温度漂移是影响传感器性能的主要因素之一，如何能使该类误差得到有效补偿对于提高其性能很有意义。

通过对硅压阻式压力传感器建立高阶温度补偿模型进行温度误差补偿是一种有效的方法，并在该模型基础上给出了拟合系数计算方法，并用Matlab GUI 软件来实现温度补偿系数计算，进而实现传感器输出的动态温补，达到了很好的输出线性性。

实验结果表明，补偿后传感器输出的非线性误差小于0.5% F.S.0 引言硅压阻式压力传感器利用半导体材料的压阻效应来进行压力测量，以其体积小、灵敏度高、工艺成熟等优点，在各行业中得到了广泛应用。

实际工程应用中由于硅材料受温度的影响，导致零点漂移和灵敏度漂移，因此温度补偿问题是提高传感器性能的一个关键环节。

目前压力传感器主要有两种温度补偿方法：硬件补偿和软件补偿。

硬件补偿方法存在调试困难、精度低、成本高、通用性差等缺点，不利于工程实际应用；利用数字信号处理技术的软件补偿能够克服以上缺点，也逐渐成为研究热点。

目前软件补偿的方法主要有：查表法、二元插值法、BP神经网络法、小波神经网络方法、曲线曲面拟合方法等。

查表法需要占用很大内存空间，而神经网络方法存在网络不稳定、训练时间较长的缺点不利于工程应用。

在研究各类软件补偿方法的基础上对压力传感器采用建立高阶温度补偿模型进行温度误差补偿，并且在Matlab GUI软件平台下实现高阶温度补偿系数的计算，通过实验对该方法进行验证。

1 高阶温度补偿模型的建立1.1 高阶温度补偿建模压力传感器输出非线性误差主要是由零点温度漂移和灵敏度温度漂移产生，零点温度漂移是由于电阻掺杂不同而导致电阻的温度系数不同，灵敏度温度漂移主要由于压阻系数易随温度的升高而减少。

针对温度对传感器输出影响，采用对零点温度漂移和灵敏度漂移建立高阶补偿模型进行统一补偿，补偿后压力值Press（T ）表示为温度传感器电压输出VT 和压力传感器电压输出VP 的函数：将Press（T ）补偿转换成曲面拟合问题，采用高阶多项式拟合方法构造曲面方程：式中系数矩阵中元素CI,J 是式（2）中VP VT 项对应系数。

硅压阻式压力传感器温度补偿建模与算法研究

硅压阻式压力传感器温度补偿建模与算法研究孙凤玲,于海超,王金文,方建雷,杨永刚(中国电子科技集团公司第四十九研究所,哈尔滨　150001)摘要:微电子技术的发展促进了硅传感器的加工工艺水平的提高,使硅传感器获得良好的一致性、稳定性和可靠性,而半导体的温度特性使硅压力传感器的零点和灵敏度随温度而发生漂移。

针对硅压阻式压力传感器这一“弱点”,介绍一种基于压力芯片的惠斯顿电桥建立外接电阻补偿网络的数学模型,利用MatLab优化工具箱提供的优化方法构建算法对补偿电阻求解,实现对温度漂移的补偿。

该方法更有助于基于硅压阻式压力芯片的O型产品的大规模量产。

关键词:硅压阻式压力传感器;漂移;中图分类号:TP212.1　文献标识码:A:(2007)07/0820048203Study on Modeling and Arithmetic for T emperatureCompensation of Si Piezoresistive SensorSUN Feng2ling,YU Hai2chao,WAN G Jin2wen,FAN G Jian2lei,YAN G Y ong2gang(T he49th Research I nstit ute,C E T C,Harbin150001,Chi na)Abstract:The developing of microelect ronic technique imp roves p rocessing technic of Si sensor, t he sensor p rovids excellent uniformization,stabilization,reliability,and so on.The temperat ure property of semico nductor makes zero and sensitivity of Si piezoresistive sensor drifts with tempera2 t ure.Aimming at t he weakness,mat hematic model based on external resistance compensation net2 work for Wheat stone bridge of p ressure chip was int roduced.Solution procedure of compensating resistance was achieved using MatLab’s optimizer.The met hod p romotes manufact ure of O EM production based on Si piezoresistive sensor chip s.K ey w ords:Si piezoresistive sensor;drift;wheat stone bridge;compensation;optimize1　引　言微电子技术的成熟给硅压力传感器的加工工艺提供了平台,提高了压力传感器芯片的制作水平,为大批量生产提供了技术保障,获得了更高的性能价格比。

硅压阻式压力传感器的高精度补偿算法及其实现

硅压阻式压力传感器的高精度补偿算法及其实现聂绍忠【摘要】Silicon piezoresistive pressure sensors are widely used in various fields of national economy, such as automotive,medical,aerospace,environmental protection,etc. With the development of science and technology,the requirements for pressure measurement accuracy are higher and higher in various fields. However, due to the inherent characteristics of semiconductor materials,silicon piezoresistive pressure sensors commonly exist with zero temperature drift,sensitivity changes with temperature and nonlinear problems. In order to improve the measurement accuracy of the sensors and reduce the outputerror,several common compensation algorithms are analyzed and compared, and the method of surface fitting high-precision compensation algorithm based on least-squares method is proposed. This compensation algorithm effectively eliminates sensor zero drift,sensitivity drift and nonlinear error,and improves sensor output accuracy. The experimental results show that the accuracy of the measurement is greatly improved and the output error of the sensor is less than 0. 01％F·S within the temperature range of -40～+80 ℃ after calculation by this compensation algorithm.%硅压阻式压力传感器广泛应用于汽车、医疗、航空航天、环保等领域.随着科学技术的发展,各领域对压力测量精度的要求越来越高.但由于半导体材料的固有特性,硅压阻式压力传感器普遍存在零点随温度漂移、灵敏度随温度变化和非线性等问题.为了提高硅压阻式压力传感器测量精度、降低输出误差,对该传感器的几种常用补偿算法进行了对比分析和研究,提出了一种基于最小二乘法的曲面拟合高精度补偿算法.该补偿算法能有效消除硅压阻式压力传感器零点漂移、灵敏度漂移和非线性误差,提高该传感器的输出精度.试验结果表明,在-40～+80℃温度范围内,硅压阻式压力传感器经该补偿算法计算后,测量精度得以大幅度提高,输出误差小于0.01％F·S.【期刊名称】《自动化仪表》【年(卷),期】2018(039)006【总页数】5页(P49-53)【关键词】硅压阻式压力传感器;零点漂移;灵敏度漂移;非线性;曲面拟合;补偿算法【作者】聂绍忠【作者单位】重庆四联测控技术有限公司,重庆 401121【正文语种】中文【中图分类】TH701;TP301.60 引言随着科学技术的发展，各领域对压力测量精度的要求越来越高。

硅压阻式压力传感器四线制自动补偿验证测试系统设计

高精度的硅压阻式压力传感器的温度补偿，通常采用串并联电阻补偿计算方法，由文献 [1] 可知，利用扩散硅电阻的温度特性参数，测量传感器补偿温区内不同温度（低温、常温、高温）和零压力与量程上限压力下四个桥臂 R1、R2、R3、R4 电阻值后，由计算公式可得补偿网络电阻阻值。
本文设计的测试系统，采用四线制压力传感器温度补偿测试的方案，测试时连接方式如图 2 所示，分别依次单独关闭开关 KR1、 KR2、KR3、KR4，并用万用表 G 测量网络电路阻值 Rk1、Rk2、Rk3、 Rk4，可得桥路电阻阻值。
208
多年来随着测量与控制设备的迅猛发展，使得压力传感器测试系统的研发更具有多样性，许多生产商自研的测试系统也已经具备多种测试功能，如何使传感器测试更简单、更有效率，则是所有测试系统研发者的宗旨。本文设计的压力传感器自动测试系统，避免了半开桥硅压阻式压力传感器芯体测试时四线制与五线制转换的问题，把压力传感器温度补偿测试与验证测试，恒流供电验证测试与恒压供电验证测试等功能集成到一起，真正的实现了一机多用；针对温度补偿后传感器的验证测试，采用了多路恒流源供电，保证测试数据的准确性；该系统可根据使用情况和规模，拓展多路测试通道，实现多通道压力传感器的自动测试功能，是一套适用于压力传感器批量生产测量工作的自动化设备。
如图 3 所示为转换电路的连接方式。开关 K1-Kn 可控制测试通道，开关 K1 至开关 Kn 对应第 1 只至第 n 只传感器，测试时只有一组开关可以闭合，即测试该路通道传感器；开关 KV1-KVn 可为传感器提供供电或断电，开关 KV1 至开关 KVn 对应第 1 只至第 n 只传感器，验证测试时所有开关闭合，为传感器通电，温度补偿测试时无需供电，断开即可；矩阵开关 1-8 可灵活搭配测量传感器桥臂电阻和电信号输出值，实现压力传感器四线制温度补偿和恒压恒流验证测试。

扩散硅压力传感器灵敏度温度归一化补偿算法

扩散硅压力传感器灵敏度温度归一化补偿算法曹庆伟【摘要】文章主要介绍了公司在对于扩散硅压阻式压力传感器灵敏度温度补偿的工作中,经过长期探索、实验,发现了传感器补偿算法.在原先对压力传感器进行灵敏度温度误差补偿纠正的算法中,又加入了调节传感器满量程大小方法,并形成了成熟的归一化的数学模型.【期刊名称】《仪器仪表用户》【年(卷),期】2017(024)005【总页数】4页(P1-4)【关键词】扩散硅压阻式压力传感器;灵敏度温度补偿;归一化【作者】曹庆伟【作者单位】山东佰测传感科技股份有限公司,山东淄博 255086【正文语种】中文【中图分类】TE半导体微机械加工技术的发展使得硅压力传感器的性能日益提高，但是由于半导体材料的温度特性使得传感器的温度误差一直存在。

对于扩散硅压阻式压力传感器，环境温度的变化会相应地引起传感器桥臂电阻的变化，这种变化会导致传感器零点输出和灵敏度输出也随温度的变化而变化。

对于零点温度影响的补偿已经较为成熟，但是对于灵敏度温度影响的补偿由于要兼顾灵敏度输出的大小而很难达到满意的效果。

主要在有同一灵敏度输出的要求下，这篇技术文章在恒压源供电下对灵敏度温度影响的几种温度误差的补偿方法做出探讨。

传感器补偿后会根据补偿原理的不同分为恒压源供电和恒流源供电的两种使用条件不同的产品。

此处讨论的是恒压源供电的传感器。

扩散硅压力传感器原理图及带灵敏度补偿原理图如图1、2所示。

图1为传感器未做补偿前的原理图，使用恒流源供电的测试系统对传感器进行测试，测出传感器在低温、常温和高温下零压力点和满压力点下的传感器输出V和E，这样可以计算得到传感器在不同温度下的满量程输出和传感器输入阻抗R。

其中：满量程输出：Sg=Vmg - V0g Sd=Vmd - V0hd输入阻抗：R=E/I注：● S：满量程输出；R：传感器输入阻抗；V：传感器输出电压；E：传感器输入电压。

● m ：满压力；0：零压力。

● d：低温；c：高温；g：常温。

压阻式高温压力传感器温度补偿与信号调理设计与测试

计算机测量与控制．２０２１．２９（２）　犆狅犿狆狌狋犲狉犕犲犪狊狌狉犲犿犲狀狋牔犆狅狀狋狉狅犾　·２５６　·收稿日期：２０２０１１２８；　修回日期：２０２０１２２３。

基金项目：山西省重点研发计划项目（２０１９０３Ｄ１２１１２３）；山西省自然科学基金项目（２０１８０１Ｄ１２１１５７，２０１８０１Ｄ２２１２０３）。

作者简介：薛胜方（１９９５），男，山西运城人，硕士研究生，主要从事ＭＥＭＳ压力传感器的设计及制备方向的研究。

通讯作者：梁　庭（１９７９），男，山西长治人，博士，副教授，主要从事微机电系统（ＭＥＭＳ）技术领域方向的研究。

引用格式：薛胜方，梁　庭，雷　程，等．压阻式高温压力传感器温度补偿与信号调理设计与测试［Ｊ］．计算机测量与控制，２０２１，２９（２）：２５６２６１，２６６．文章编号：１６７１４５９８（２０２１）０２０２５６０６ＤＯＩ：１０．１６５２６／ｊ．ｃｎｋｉ．１１－４７６２／ｔｐ．２０２１．０２．０４９中图分类号：ＴＰ９８文献标识码：Ａ压阻式高温压力传感器温度补偿与信号调理设计与测试薛胜方１，２，梁　庭１，２，雷　程１，２，李志强１，２，单存良１，２（１．中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，太原　０３００５１；２．动态测试技术山西省重点实验室，太原　０３００５１）摘要：设计制作了一种集成信号调理电路的高温压阻式压力传感器，包含倒装式的压敏敏片、无源电阻温度补偿电路和信号调理电路组成；压敏芯片的制作采用ＳＯＩ材料和ＭＥＭＳ标准工艺，温度补偿和信号调理电路采用高温电子元件；试验表明，无源电阻温度补偿具有显著的效果；此外，采用了高温信号调理电路来提高传感器的输出灵敏度，通过温度补偿来降低输出灵敏度；与传统的经验算法相比，所提出的无源电阻温度补偿技术具有更小的温度漂移，在２２０℃条件下传感器输出灵敏度为４．９３ｍＶ／１００ｋＰａ，传感器灵敏度为总体测量精度为±２％ＦＳ；此外，由于柔性传感器的输出电压可调，因此不需要使用一般的电压转换器随动压力变送器，这大大降低了测试系统的成本，有望在恶劣环境下的压力测量中得到高度应用。

一种带温度补偿的高精度压力传感器的研制

一种带温度补偿的高精度压力传感器的研制摘要：针对硅压阻式压力传感器的温度漂移现象，研制了一款带温度补偿的高精度压力传感器。

该设计以ATMEGA328P为核心芯片，以LMP90078为模数转换器，以AD5662为数模转换器，整个电路采用工作温度宽、低温漂的元件，并且在软件中采用最小二乘法进行补偿。

实验温度范围为-40℃~125℃，传感器零点（2KPa）输出为0.5V，上限（700KPa）输出为5.5V，经过反复补偿验证，得出该压力传感器的准确度不大于0.5‰，非线性不大于0.5‰。

实验结果表明：该研制能很好的补偿压力传感器的温度漂移，提高传感器的性能及测量准确度。

关键词：压力传感器；ATMEGA328P单片机；温度补偿；最小二乘法0 引言利用硅的压阻效应和微电子技术的硅压阻压力传感器，具有灵敏度高、线性好、过载能力强、便于批量生产等优点。

但由于半导体材料本身和工艺方面的原因，使压力传感器的零点和灵敏度易随温度发生漂移。

零点温度漂移是由于电阻的掺杂不同而导致电阻的温度系数不同，灵敏度温度漂移主要是由于压阻系数易随温度的升高而减小，影响了硅压力传感器的测量精度，限制了它在一些精度要求较高领域的应用，所以硅传感器温度补偿很重要。

传统的温度补偿方法一般利用电阻网络，达到补偿的效果，但这种方法不灵活且补偿精度不高。

软件补偿的方法是将传感器技术与计算机技术相结合，利用软件进行修正，灵活且补偿效果好。

文中提出基于ATMEGA328P微处理器的压力传感器温度补偿系统，整个电路选择宽温区、低温漂的元器件，避免了额外的温度漂移引来的测量误差。

将传感器技术和计算机技术很好的结合起来，利用软件实现非线性补偿和温度漂移补偿，这种方法不但高效，而且补偿精度高。

1压力传感器设计本文提出带温度补偿的压力传感器主要包括以下几个部分：电源模块、电压基准源、压力芯体、恒流源、ADC、温度传感器、DAC、单片机ATMEGA328P、通信接口。

硅压阻式压力传感器的硬件温度补偿方法概述

硅压阻式压力传感器的硬件温度补偿方法概述作者：王鑫来源：《科学与信息化》2019年第19期摘要基于压阻效应的硅压阻式压力传感器因其输出灵敏度高而广泛用于各种压力测试场合。

但压阻效应受温度影响较大，传感器的设计中必须设计相应的温度补偿方法来弥补其不足。

本文主要阐述一种基于电阻网络的硬件温度补偿方法，促进该方法在压阻传感器技术中的应用。

关键词硅压阻；传感器；硬件温度补偿；电阻网络压阻式压力传感器广泛应用于石油化工，医疗，航空航天等领域，得益于压阻效应，使得传感器具有灵敏度高，响应时间短，稳定性好等特点。

但对于温度场变化的压力测试，必须进行合理的温度补偿，才能克服压阻效应受温度影响较大而导致测量压力值误差较大的弊端。

因此，掌握压阻式压力传感器测压原理，针对性设计温度补偿电路至关重要。

1 压阻式压力传感器原理压阻式压力传感器的感压膜片上分布了四个半导体压敏电阻，四个电阻构成惠斯通电桥。

外界压力的变化导致桥路电阻的变化，通过对变化的阻值标定来测量压力。

图1为压敏电阻组成的惠斯通桥路的壓力传感器电路模型。

压力膜片受力后阻值与应力变化关系如下：式中，R为桥臂电阻阻值，π为压阻系数，E为弹性模量，l为长度，υ为泊松比，G为应变因子，ε为应变量。

公式1中的G主要由πd额大小决定，即压阻系数的大小决定了电阻率的变化。

2 传感器硬件温度补偿方法压阻式压力传感器的压敏电阻受温度影响较大，影响传感器的压力温度特性体现在传感器的零点温漂和灵敏度温漂。

最常用的方法是将对应的惠斯通桥臂进行串并联电阻，通过调节桥臂电阻的阻值和桥臂电阻的温度系数，进行传感器温补[1-3]。

2.1 零点温度补偿方法假设对桥臂1进行串接电阻，对桥臂2进行并接电阻，则取当前温度和Δt温度下零点温度应满足对臂电阻乘积相等的原则建立方程组如下：联立方程即可求出串联电阻阻值Rc和并联电阻阻值Rb。

2.2 灵敏度温度补偿方法当以恒流源激励时，桥路输出电压为：温度的变化导致压阻系数变化，而压阻系数影响传感器的灵敏度。

硅压阻式传感器误差补偿系统的开发

地址内容
ＣＲ１系数
地址
０ｘ６０
地址内容操作ｎｌ￣＇Ｂｑ日期
（号通遁系数）信
于高精度硅压阻式压力传感器信号调理器，的它测量精度高、信号处理功能强，能对传感器进行最
优化校准和补偿。在对芯片工作原理进行深入研究和反复实践的基础上，开发了补偿系统，系统该的软件采用可视化的界面、能化的补偿方案和智向导式的补偿过程，且可在任何Ｗｉｄｗ操作并ｎｏｓ
储失调系数、调温度系数、敏度系数、敏度失灵灵
收稿日期：０８— １— ７２０００
的传感器电桥电压决定的，些转换器对应地这
修正失调温度误差和灵敏度温度误差。
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以用图１描述。一般的硅压阻式传感器的灵敏来
度温度系数ＴＳ是负的，电桥输人阻抗的温度Ｃ而系数ＴＲ是正的。ＴＳ的变化量一般小于ＴＲＣＣＣ的变化量，因此在恒流源作用下，一般的硅压阻式
维普资讯
第２卷第２期ｌ
２００８年４月
常州工学院学报
ＪｕｎｌｏｏｒａｆＣｈａｇｈｕＩｔｔｔｆＴｅｈｏｌｇｎｚｏｎｓｉｕｅｏｃｎｏｙ
ＶｏＩ２１Ｎｏ．Ｉ２Ａｐ．０ｒ２０８
０８ｘ０～０８ｘ７
线性度系数（）ｘ

扩散硅压阻式压力传感器实验报告

扩散硅压阻式压力传感器实验报告一、实验目的本次实验的目的是通过对扩散硅压阻式压力传感器的研究，掌握其工作原理、特点和应用范围，并通过实验验证其性能指标。

二、实验原理1. 扩散硅压阻式压力传感器的工作原理扩散硅压阻式压力传感器是利用硅材料在外加电场下产生变形的特性来测量被测物体所受压力大小的一种传感器。

当被测物体施加一定大小的压力时，它们会在传感器表面产生微小变形，这种变形会影响到硅片上薄膜电阻值的大小，从而使得输出电信号发生变化。

2. 扩散硅压阻式压力传感器的特点（1）精度高：由于扩散硅压阻式压力传感器采用了先进制造技术和精密校准方法，因此其精度非常高。

（2）灵敏度高：由于硅材料具有较好的弹性和刚度，因此扩散硅压阻式压力传感器对被测物体所受小范围内的压力变化非常敏感。

（3）稳定性好：扩散硅压阻式压力传感器采用了先进的温度补偿技术，因此其在不同温度下的测量结果非常稳定。

3. 扩散硅压阻式压力传感器的应用范围扩散硅压阻式压力传感器广泛应用于汽车、航空航天、机械制造、医疗仪器等领域。

例如，在汽车制造中，扩散硅压阻式压力传感器可以用于测量发动机油路和燃油路的油压；在医疗仪器中，扩散硅压阻式压力传感器可以用于测量人体血液和气体等生物参数。

三、实验步骤1. 准备工作（1）检查实验设备是否完好无损，并按照实验要求进行连接；（2）检查被测物体是否符合实验要求，并将其放置在实验台上。

2. 连接电路将扩散硅压阻式压力传感器与电源和示波器连接起来。

其中，电源可以为恒流源或者恒压源，示波器用于观察输出电信号。

3. 施加压力将被测物体放置在扩散硅压阻式压力传感器上，并施加一定大小的压力。

此时，传感器会产生微小变形，导致输出电信号发生变化。

4. 观察实验结果通过示波器观察输出电信号的变化情况，并记录下实验结果。

根据实验结果，可以计算出被测物体所受的压力大小。

四、实验结果分析本次实验中我们使用了扩散硅压阻式压力传感器来测量被测物体所受的压力大小。

基于 MAX1452的硅压阻压力传感器数字补偿设计与拟合分析

基于 MAX1452的硅压阻压力传感器数字补偿设计与拟合分析姚敏强;曹晓婷;李拉兔【摘要】With the high-speed development in the modern science and technology, the application of high accuracy senors is becoming ma-ture. The MAX1452 is a highly integrated analog-sensor signal processor optimized for digital compensation method of silicon piezoresistive pres-sure sensors. The MAX1452 is packaged with 16-pin SSOP. The MAX1452 provides a fully analog signal path, low power consumption and a wide temperature range. The MAX1452 temperature circuit compensation can transform the signal of silicon piezoresistive pressure sensors into the analog-signal, and then the A/ D convertor changes it into digital-signal. In the whole process, the fully analog signal path introduces no quantization noise in the output signal while enabling digitally controlled trimming with the integrated 16-bit DACS. Offset and span are calibra-ted using 16-bit DACS, allowing the digital compensation of silicon piezoresistive pressure sensors.%随着现代科学与技术的高速发展，高精度传感器的应用日趋成熟。

一种压阻式压力传感器全温区温度补偿方法

doi: 10.11857/j.issn.1674-5124.2020050048一种压阻式压力传感器全温区温度补偿方法田青林1,2，陈红亮1,2，陈洪敏1，李粮1，闫文吉1(1. 中国航发四川燃气涡轮研究院，四川成都 610500; 2. 四川天利科技有限责任公司，四川绵阳 621010)摘　要: 针对压阻式压力传感器因热零点漂移、热灵敏度改变以及热迟滞效应引起的误差，提出一种压阻式压力传感器全温区温度补偿方法。

该方法是在温升和温降全温区样本采集的数据基础上，采用最小二乘法曲面拟合原理对压阻式压力传感器进行数字补偿。

通过对传感器进行实验标定和误差分析，并与常用的单一温升样本采集并进行数字补偿的方法进行对比，结果表明该方法能有效降低传感器因热迟滞效应引入的误差，提高传感器在全温区内标定点和非标定点的测试精度。

同时，该方法校准参数少，计算量相对较小，对于硬件要求较低，达到在性能和成本之间的良好平衡，是一种实用性较强的在线补偿方法，具有较强的工程应用价值。

关键词: 压阻式压力传感器; 温度补偿; 全温区; 最小二乘法曲面拟合; 热迟滞效应中图分类号: TP212；TH812文献标志码: A 文章编号: 1674–5124(2021)01–0049–05A full-temperature-range temperature compensation method forpiezoresistive pressure sensorTIAN Qinglin 1,2, CHEN Hongliang 1,2, CHEN Hongmin 1, LI Liang 1, YAN Wenji 1(1. AECC Sichuan Gas Turbine Establishment, Chengdu 610500, China;2. Sichuan Tianli Technology Co., Ltd., Mianyang 621010, China)Abstract : For errors in a piezoresistive pressure sensor caused by thermal shifts of zero output and sensitivity as well as thermal hysteresis effect, a full-temperature-range temperature compensation method was put forward, which uses least square polynomial surface fitting to compensate piezoresistive pressure sensor based on data acquisition from sampling in a full temperature range including both temperature rise and drop.Through sensor test calibration and error analysis, as well as comparison with the common digital compensation method based on sampling only in temperature rise, it was proved that this method can effectively reduce errors caused by thermal hysteresis effect, and improve the sensor test accuracy at calibration points and non-calibration points in a full temperature range. Meanwhile, this method needs less calibration parameters, less calculation and lower hardware requirements, thus reaching a better balance between performance and cost, making it a more practical online compensation method with quite a value in engineering applications.Keywords : piezoresistive pressure sensor; temperature compensation; full-temperature-range; least square polynomial surface fitting; thermal hysteresis effect收稿日期: 2020-05-09；收到修改稿日期: 2020-07-10作者简介: 田青林（1987-），男，山东聊城市人，工程师，研究方向为航空发动机试验测试技术。

基于BP神经网络的一种传感器温度补偿方法

所引起的输出，些是由』温度误差所带来的输出嗍哪。所以，
变化；外，压阻传感器的温度误差有很大的分散性，至此硅甚
由同一制造商提供的同一型号传感器的误差幅度彼此之间也会有轻微的差异。这些特点给硅压阻式传感器的温度误差补偿带来了一定的困难。鉴于硅压阻传感器温度误差的特
张潜，武强
（熟市公安局机动车检测站江苏常熟２５０）常１５０
摘要：简单介绍了硅压阻式传感器温度误差产生的原因及其特点，提出了一种利用ＢＰ神经网络对其温度误差及非线性误差进行补偿的方法。根据传感器温度误差的特点设计了一个多层的ＢＰ神经网络，中传感器测试电路中四其臂电桥的桥路电压和未经补偿的传感器的输出作为神经网络的两个输入。用Ｍｔａ利ａＬｂ对该网络进行训练，到了网得络的权值和闽值。经过试验证明，网络能够有效的补偿传感器的温度非线性误差，４～０℃ 范围内．温度误差该在－Ｏ６使
假设温度为幻时，ｌＲ＝＝４Ｒ，温度、力发生变Ｒ＝２Ｒ３Ｒ＝０当压化时，电阻阻值可以用式（）（）示：各１、２表

一种mems硅压阻式压力传感器及其制备方法与流程(一)

一种mems硅压阻式压力传感器及其制备方法与流程(一)一种mems硅压阻式压力传感器及其制备方法与流程简介本文介绍一种mems硅压阻式压力传感器的制备方法与流程，该传感器能够准确测量压力，并具有结构简单、成本低廉的特点。

制备方法1.准备材料–硅基片–掩膜材料–压阻材料–引线材料2.制备底层结构–在硅基片上涂覆薄膜形成底层结构–使用掩膜材料定义传感器的形状和通道3.制备压阻层–将压阻材料沉积在底层结构上–使用掩膜材料定义压阻传感器的形状–移除多余的压阻材料4.制备上层结构–在底层结构上涂覆另一层薄膜形成上层结构–使用掩膜材料定义通道和引线位置5.完成传感器–连接引线至传感器的上层结构–检查传感器是否正常工作流程1.准备材料准备所需的硅基片、掩膜材料、压阻材料和引线材料。

2.制备底层结构在硅基片上涂覆一层薄膜，形成传感器的底层结构。

使用掩膜材料定义传感器的形状和通道。

3.制备压阻层将压阻材料沉积在底层结构上，形成压阻传感器的层。

使用掩膜材料定义压阻传感器的形状。

移除多余的压阻材料，使传感器形状更加精确。

4.制备上层结构在底层结构上涂覆另一层薄膜，形成传感器的上层结构。

使用掩膜材料定义通道和引线的位置。

5.完成传感器连接引线至传感器的上层结构，确保引线与传感器的正常连接。

检查传感器是否正常工作，并进行必要的调试和校准。

通过以上的制备方法与流程，我们可以制备出一种mems硅压阻式压力传感器，该传感器具有准确测量压力的能力，并具有成本低廉、结构简单的优点。

压力传感器的温度补偿

毕业论文课题名称压力传感器的温度补偿分析分院/专业机械工程学院/机电一体化技术班级机电1051学号**********学生姓名刘兵****：***2013年5月20日┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊摘要压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的，这样的传感器也称为压电传感器。

我们知道，晶体是各向异性的，非晶体是各向同性的。

某些晶体介质，当沿着一定方向受到机械力作用发生变形时，就产生了极化效应；当机械力撤掉之后，又会重新回到不带电的状态，也就是受到压力的时候，某些晶体可能产生出电的效应，这就是所谓的极化效应。

科学家就是根据这个效应研制出了压力传感器。

但是随着工作环境温度的不断变化，会导致体管参数发生变化，将会引起不稳定的静态工作点，电路的动态参数不稳定和温度漂移（包括零点漂移和灵敏度漂移）。

最简单的方法就是保持工作环境温度的恒定，当然，这种要求是永远达不到的。

所以本文就针对温度漂移问题展开分析。

对于不同的压力传感器采用不同的温度补偿方法，使其达到预期的效果。

关键词：压力传感器、温度、补偿┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊AbstractThe pressure sensor is the most commonly used one kind of sensor in industrial practice, and we usually use the pressure sensor is mainly made of the use of piezoelectric effect, the sensor also known as piezoelectric sensor.As we know, the crystal is anisotropic, non crystal is isotropic. Some crystal medium along a certain direction, when subjected to mechanical stress deformation occurs, produces the polarization effect; when the mechanical force is removed, will return to the uncharged state, when it is under pressure, can produce electricity effect of some crystals, which is called polarization effect. The scientist is developed according to the effect of pressure sensor.But with the continuous change of the environmental temperature, will cause the body tube parameter changes, will cause the static working point is not stable, dynamic parameters of the circuit unstable and temperature drift (including zero drift and sensitivity drift). The simplest method is to maintain a constant temperature working environment, of course, this requirement is never reach. So this article aims at the problem of temperature drift analysis.The temperature compensation method is different with different pressure sensors, to achieve the desired effect.Keywords:pressure sensor, temperature, compensation┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊目录第1章绪论 (1)1.1本课题研究的目的和意义 (1)1.2 压力传感器的发展概况 (2)1.2.1 压力传感器的发展历程 (2)1.2.2 压力传感器国内外研究现状 (3)1.2.3 压力传感器的发展趋势 (4)1.3 传感器的常用术语 (4)1.4 传感器的技术特点及环境影响 (7)第2章压力传感器的原理 (9)2.1 压力传感器的基本原理 (9)2.1.1 半导体的压阻效应 (9)2.1.2 压力传感器的原理及结构 (10)2.1.3 压力传感器的特性指标 (11)2.2压力传感器温度漂移产生的机理 (14)第3章压力传感器的温度补偿 (16)3.1温度补偿的技术指标 (16)3.2补偿方式简介 (17)3.2.1内部补偿 (17)3.2.2外部补偿 (17)第4章总结 (26)谢辞 (27)参考文献 (28)附录 (29)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第1章绪论1.1本课题研究的目的和意义传感器被广泛应用在各种工、农业生产实践中，所有生产过程和科学研究要获取信息都要通过其转换为易传输与处理的电信号。

压阻式压力传感器温度补偿方法

压阻式压力传感器温度补偿方法
1. 简单补偿电路，使用一个温度传感器（如热敏电阻或热电偶）来检测传感器的工作温度，然后通过补偿电路对输出信号进行修正。

这种方法简单易行，成本较低，但精度较低。

2. 数字补偿，利用微处理器或专用的数字信号处理器对传感器
输出信号进行实时数字补偿。

通过预先存储的温度-输出特性曲线，
对输出信号进行精确的补偿。

这种方法精度较高，但需要较复杂的
电路和算法支持。

3. 物理补偿，通过选择工作温度范围较小的传感器或者采用特
殊的材料和结构设计，使得传感器本身在一定温度范围内具有较小
的温度漂移，从而减小温度对输出的影响。

这种方法需要在传感器
设计阶段进行考虑，成本较高，但能够获得较好的温度补偿效果。

4. 自校准技术，利用传感器自身的特性，通过内部电路对温度
变化进行自动补偿。

这种方法能够实现较好的温度补偿效果，但需
要传感器本身具有较高的智能化和自适应能力。

总的来说，压阻式压力传感器的温度补偿方法有多种选择，可
以根据具体的应用需求和成本考虑来进行选择。

同时，对于不同的应用场景，还需要考虑到传感器的动态响应特性、稳定性和可靠性等因素。

基于MAX1452硅压力传感器温度补偿系统的设计

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