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認(rèn)證類型：機(jī)構(gòu)認(rèn)證

認(rèn)證主體：寧夏凱米世紀(jì)網(wǎng)絡(luò)科技有限公司

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IP屬地：寧夏 上傳時(shí)間：2021-10-07 格式：DOCX 頁(yè)數(shù)：9 大小：346.81KB 積分：10.8 舉報(bào) 版權(quán)申訴

1、溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ? 電橋補(bǔ)償法：采用惠斯通電橋的板橋或全橋電路優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單，方便，在常溫下補(bǔ)償效果好 .缺點(diǎn)：在溫度變化梯度較大的條件下，很難做到工作片與補(bǔ)償片 處于溫度完全一致的情況，因而影響補(bǔ)償效果2 應(yīng)變片的自補(bǔ)償法：敏感柵絲由兩種不同溫系數(shù)或膨脹系數(shù)相反的金屬絲窗簾組成， 當(dāng)溫度變化時(shí)， 產(chǎn)生的電阻變化或附加應(yīng)變?yōu)榱慊蛳嗷サ窒?，這種應(yīng)變片稱自補(bǔ)應(yīng)變片。調(diào)整r1 和 r2 的比例，使溫度變化時(shí)產(chǎn)生的相互抵消， 通過(guò)調(diào)節(jié)兩種敏感珊的長(zhǎng)度來(lái)控制應(yīng)變片的溫度自補(bǔ)由于半導(dǎo)體材料對(duì)溫度十分敏感，壓阻式壓力傳感器的四個(gè)檢測(cè)電阻多接為惠斯登電橋型，其有恒流和恒壓兩種工作方式。假設(shè)半導(dǎo)體應(yīng)變片電阻 rt的

2、溫度系數(shù)為a ,靈敏度k的溫度系 數(shù)為b ,加在傳感器上的電壓為vin,則電阻值、靈敏度隨溫度改變的表達(dá)式分別為：rt=ro (1+ at)(1) ;kt=ko (1+ (3t)(2)則傳感器輸出為2： vout = (r/r0)vin = ko (1+bt) win(3)式中，r0基準(zhǔn)溫度時(shí)傳感器的電阻值（初始值）；ar一壓力引起的電阻變化；k0基準(zhǔn)溫度時(shí)靈敏度；君一應(yīng)變系數(shù)。由此式知，壓力隨溫度的改變量和 b的隨溫度的變化相同， 具有較大負(fù)溫度系數(shù)，溫度系數(shù)為 -0.002/ c -0.003/ c o圖1 給出了不同摻雜濃度下 p型硅片的靈敏度系數(shù)隨溫度變化的曲 線3。圖中，從a到e各條

3、曲線對(duì)應(yīng)的摻雜濃度遞增。由圖可 知，p型應(yīng)變電阻,無(wú)論是輕摻雜還是重?fù)诫s，其靈敏度系數(shù)均 隨溫度的提高而逐漸減小。由于各應(yīng)變片阻值不可能匹配，且應(yīng) 變片的電阻溫度系數(shù)在 0.3%/c左右，會(huì)造成零點(diǎn)漂移電壓。三、溫度補(bǔ)償原理與電路設(shè)計(jì)1、零位溫漂補(bǔ)償壓阻式壓力傳感器的四個(gè)檢測(cè)電阻多接為惠斯登電橋形式，其原理如圖2 (a)所示。由惠斯登電橋原理可知，零位輸出電壓為：u-風(fēng)思vout=(及 + &)(用* &)(4) 則常溫下應(yīng)使r2r4-rlr3=03,得零位輸出為0。當(dāng)外界溫度為t時(shí)，電橋零位輸出變?yōu)椋簐out =(5)若 r2tr4t-r1tr3t0,則溫漂為正；若 r2tr4t-ritr3

4、t0,則 溫漂為負(fù)。故調(diào)節(jié)零位漂移的關(guān)鍵是改變r(jià)2tr4t或rltr3t的大小。采用的方法是在 r1上串聯(lián)電阻rm或者在r3上弁聯(lián)電阻rn, 分別如圖2(b)、2(c)所示，則調(diào)節(jié)rm、rn阻值大小，可達(dá)到調(diào) 節(jié)零位輸出的目的。rm和rn的阻值可由下面的公式求得。(1)求串聯(lián)電阻rm值由電橋原理，則圖2(b)中的輸出電壓為：vout =u月聞(6)因rl= ri + rm弁令vout=0,代入(1)式，計(jì)算可得:國(guó)-兄rm = r4 & o(2)求弁聯(lián)電阻rn值理在圖2中,vout= u因r3=為+以,且vout=0,根據(jù)(6)式可得:rn=o2、靈敏度溫度補(bǔ)償用整體電路溫補(bǔ)的方法來(lái)對(duì)靈敏度溫

5、漂進(jìn)行補(bǔ)償，設(shè)計(jì)電路如圖3所示。圖中，a1和a2構(gòu)成差動(dòng)放大器，將傳感器的輸出 電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)椴顒?dòng)電壓，然后由 a4作為差動(dòng)輸入單端輸出放大 器，將電壓差信號(hào)變?yōu)閷?duì)地輸出的電信號(hào)。因傳感器的輸出電壓靈敏度漂移具有負(fù)溫度系數(shù)， 則用晶體管基極-發(fā)射極間電壓vbe 的負(fù)溫度特性來(lái)抵消它。同時(shí)，在 a4上的負(fù)反饋電阻上弁聯(lián)正 溫度系數(shù)的熱敏電阻 rt,以達(dá)到用增益的正溫度特性更好的彌 補(bǔ)電橋部分靈敏度負(fù)溫度特性的目的。u(q惠斯登電橋串聯(lián)電眼補(bǔ)償( c)并聯(lián)電阻補(bǔ)償圖2零位溫灌補(bǔ)償原理圖3、整體性能設(shè)計(jì)由于在零位補(bǔ)償中，實(shí)際傳感器的零位輸出vout 一般不為0v,不符合r2r4=rir3的假設(shè)，故需在

6、圖3的處理電路的a4正相輸入端接入一個(gè)補(bǔ)零位電阻，才可以將零位和溫漂一起補(bǔ)回來(lái)。調(diào)節(jié)vp3改變其阻值大小，使輸出電壓值經(jīng)跟隨器a4輸入到a5的反向端，可以消除零點(diǎn)漂移的影響。因流經(jīng) vp3的電流 不恒定，所以轉(zhuǎn)換的電壓也很多情況下不恒定，因此必須接入集成運(yùn)放器a3,以增強(qiáng)傳感器性能的穩(wěn)定性。在本實(shí)驗(yàn)的電路中，集成運(yùn)放器采用高集成、阻抗高的lm324 ,弁且差動(dòng)電壓需滿足 r7/ri0=r8/rii,以保證該電路僅 放大差動(dòng)電壓。實(shí)驗(yàn)中，電源電壓為1510%vdc2010%vdc ,電阻阻值的相對(duì)偏差w 0.6% ,靈敏度溫度系數(shù)在 0.001/ c-0.003/ c之間，差動(dòng)放大器的增益在 4

7、倍100倍之 間，過(guò)壓為1.5倍滿程，工作溫度在-40 c80 c之間。四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果本實(shí)驗(yàn)隨機(jī)選取3個(gè)cyg19t型壓阻式壓力傳感器，弁分別 記為a#、b#、c#進(jìn)行溫度補(bǔ)償調(diào)試。在不同的實(shí)驗(yàn)溫度下，對(duì) a#、b#、c#零位和靈敏度的溫度系數(shù)分別作了記錄，結(jié)果數(shù)據(jù)如 表1。為了補(bǔ)償計(jì)算和驗(yàn)證補(bǔ)償?shù)挠行裕囼?yàn)應(yīng)在全溫區(qū)內(nèi)取 5個(gè)以上的溫度點(diǎn)數(shù)據(jù)。根據(jù)測(cè)試結(jié)果，通過(guò)上面公式，即可計(jì) 算有關(guān)補(bǔ)償電路中各元件數(shù)值。表1a心）40so4060父乂 16。-s1.70.81.3-2.30.5y?。?40604060q（x lovc）-65221.11.4心1次）-43-3.20.9-12*城口-400-

8、40604鼻1的 551611.25武 xktvc）-3.7-2.50.6-1.1注：讓為零位溫度系數(shù)；黃為靈敏度溫度系數(shù)五、結(jié)論實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，筆者設(shè)計(jì)的新型電路可有效對(duì)壓阻式壓力傳 感器進(jìn)行溫度補(bǔ)償，使 cyg44型壓阻式壓力傳感器在 (-4060) c全溫區(qū)內(nèi)的熱零點(diǎn)漂移與熱靈敏度漂移達(dá)到了優(yōu)于土 2x10-4的優(yōu)化補(bǔ)償結(jié)果。弁且，該方法簡(jiǎn)單易行、精度高、調(diào) 節(jié)方便，尤其適用于微型壓阻式壓力傳感器的零位溫度補(bǔ)償，且易實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)，因此市場(chǎng)應(yīng)用價(jià)值廣泛。33溫度s1量補(bǔ)愷電路-2 max 1457強(qiáng)，工補(bǔ)優(yōu)可小1 ,恒流源供電電橋電橋的輸出為恒流源供電的全橋差動(dòng)出路uq = u rn假設(shè) 為溫度引起的電阻變化i (r + ar + ar)j(r br +)=/?電橋的輸出電壓與電阻變化成正比，與恒流源電流成正比, 但與溫度無(wú)關(guān)，因此測(cè)量不受溫度的影響。2.溫