一种压力传感器温度补偿系数的设置方法技术

一种压力传感器温度补偿系数的设置方法，所述压力传感器中的智能传感模块包括毫伏级敏感元件模块、智能信号调理模块及其内部的参数存储器；所述方法由压力施加单元和温度施加单元给智能传感模块提供工作环境；并由测量计算及写操作单元连接智能信号调理模块进行设置；本发明专利技术的方法用两个简洁的函数表达了零点温漂补偿系数与零点、满度温漂补偿系数与满度之间的关系，并据此来设计操作流程，本发明专利技术的方法只需简单地测定两个温度点下的零点及满压输出的数据，即可计算出所需的零点和满度温漂补偿系数并写入传感器实现温度补偿。本发明专利技术在实际生产过程中非常易于实现，显著地简化了操作，优化了流程，提高了生产效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一道压力传感器制造过程中的工序，尤其涉及一种压力传感器温度补 偿系数的计算和设置方法。
技术介绍
压力传感器是现代信息产业中一个十分重要的器件与仪表，它将工业过程被测流 体的压强线性地转化为具有标准输出的电信号如0. 5-4. 5V比率输出，0-5V或1-5V输出， 4-20mA输出等。而实际上传感器的输出信号除了感测压强这一参数外，还存在着许多受外部环境 影响的因素和由此导致的误差，其中最常见和最显著的就是表现为随着外部温度改变而产 生的温度误差，简称温漂，主要体现于两个方面，即体现于影响零点的零点温漂和影响灵敏 度的满度温漂。这类温漂尽管随毫伏级敏感元件所采用的技术和工艺而有所不同，但一般 都需经过一定的温度补偿措施降低其温度误差后方能使用，传统的办法是使用串并联电阻 网络的办法补偿。尽管毫伏级敏感元件所采用的技术繁多，但基于电阻应变效应和半导体压阻效应 原理组成的惠斯登电桥结构输出差分毫伏信号的技术仍然是最主要的技术。因此将差分的 弱小的毫伏级信号调理为需要的标准电信号，特别是对温度误差即体现为零点温漂和满度 温漂的补偿和修正，一直是决定传感器性能和水平的最关键技术和工艺之一，传统上都是 采用纯模拟技术来处理。随着现代集成电路技术及微计算机技术的飞速发展，数字式技术逐渐渗透到原有 的纯模拟技术并与之相结合，特别是出现了智能化信号调理芯片，它将信号放大调理及温 度误差修正等核心功能集成于一体，实现了从传统的纯手工模拟补偿方式向基于计算机的 智能化误差修正及大规模一站式集成智能自动化生产方式的革命性转变和突破。Maxim公 司推出的MAX1452系列芯片是其中的显著代表性产品。MAX1452是一种高度集成的智能化传感器信号处理器，具有信号放大，自动化校 准，以及独特优异的温度误差修正功能。毫伏级敏感元件的零点及满度温度误差，在物理层面可以表达为一阶温度误差、 二阶温度误差及其它高阶温度误差之和，对应地，MAX1452芯片对于这些温度误差的修正提 供了强大而灵活的应用方式。对于高精度压力传感器，其温度误差必须优于0. 5%的应用场合，芯片具有的多点 查表补偿逻辑和方式可以实现对二阶以上的温度误差补偿。对于二阶温度误差补偿的计算 需要测定至少三个温度点下的数据，对于N阶温度误差需要测定N+1个温度点下的数据。显 然测定的温度点越多，所耗费的时间也越长。对于绝大部分工业应用场合，其温度误差在-20到85C范围内应保证在1%以内， 这正是芯片一阶温度误差补偿所对应提供的能力。芯片通过两个16位的温度补偿系数，零 点温漂补偿系数、和满度温漂补偿系数，从传感器供桥电压Vb，该电压随温度变化而变化，引入反馈到输出端，从而实现了一阶温度误差补偿。很显然，在生产标定过程中如何快速简捷准确地确定零点温漂补偿系数和满度温 漂补偿系数，关系到传感器实际生产的效率与成本，以及生产系统的构建。MAX1452的应用笔记给出了一种确定两个温度补偿系数的方案，然而该方案在逻 辑上十分复杂和难于理解，在实施步骤上十分繁琐，耗时过长，特别是涉及在不同补偿温度 点下的反复校准操作，并需进行多个内部参数的测量切换，使得该方案在生产上不具有切 实的指导意义，或者说用该方案来指导生产效率低下，过程繁琐。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提出一种压力传感器温度补偿系数 的设置方法。本专利技术从MAX1452参考手册提供的总传递函数着手，逻辑上严密地推导出用以分 别反映零点温漂补偿系数与零点、满度温漂补偿系数与满度之间关系的两个简洁的函数表 达式，然后本专利技术用这两个简洁的函数表达式来设计操作流程，据此本专利技术只需简单地测 定两个温度点下的零点及满压输出的数据，即可计算出所需的零点和满度温漂补偿系数， 本专利技术在实际生产过程中非常易于实现，显著地简化了操作，优化了流程，提高了生产效 率。本专利技术的方法是采用如下步骤实现的实施压力传感器温度补偿系数的设置方法，所述压力传感器包括智能传感模块，所述 智能传感模块包括毫伏级敏感元件模块、智能信号调理模块及其内含的参数存储器；所述 毫伏级敏感元件模块的输出连接智能信号调理模块，所述智能信号调理模块内部设置参数 存储器；所述方法基于压力施加单元、温度施加单元、测量计算及写操作单元，测量计算及 写操作单元连接智能信号调理模块；所述方法包括步骤A.首先将智能传感模块置于由温度施加单元所建立的第一温度环境Tl中，此时压力 施加单元对毫伏级敏感元件模块施加的压力为零；B.此时向智能信号调理模块中写入一个预置满度温补系数β”然后在智能信号调理 模块输出Vout处测得零压输出值ZJ β》，将此步骤数据在测量计算及写操作单元中暂存；C.接下来，压力施加单元对毫伏级敏感元件模块施加的压力为满压，在智能信号调理 模块中的预置满度温补系数保持为β工，然后在智能信号调理模块输出Vout处测得满压输 出值FSO1 ( β》，将此步骤数据在测量计算及写操作单元中暂存；D.接下来，压力施加单元对毫伏级敏感元件模块施加的压力保持满压，在智能信号调 理模块中的预置温补系数改为β 2，然后在智能信号调理模块输出Vout处测得满压输出值 FSO1 ( β 2)，将此步骤数据在测量计算及写操作单元中暂存；Ε.接下来，压力施加单元对毫伏级敏感元件模块施加的压力降为零压，此时向智能信 号调理模块中写入的预置满度温补系数仍为β 2，然后在智能信号调理模块输出Vout处测 得零压输出值4 ( β 2)，将此步骤数据在测量计算及写操作单元中暂存；F.接下来，温度施加单元将智能传感模块的环境温度改为第二温度环境Τ2并稳定，此 时压力施加单元对毫伏级敏感元件模块施加的压力降为零压；G.接下来，此时向智能信号调理模块中写入的预置满度温补系数为β”然后在智能信号调理模块输出Vout处测得零压输出值\ ( β》，将此步骤数据在测量计算及写操作单元 中暂存；H.接下来，压力施加单元对毫伏级敏感元件模块施加的压力为满压，在智能信号调理 模块中的预置温补系数保持为β工，然后在智能信号调理模块输出Vout处测得满压输出值 FSO2 ( β》，将此步骤数据在测量计算及写操作单元中暂存；I.接下来，压力施加单元对毫伏级敏感元件模块施加的压力仍为满压，在智能信号调 理模块中的预置温补系数改为β 2，然后在智能信号调理模块输出Vout处测得满压输出值 FSO2 ( β 2)，将此步骤数据在测量计算及写操作单元中暂存；J.接下来，压力施加单元对毫伏级敏感元件模块施加的压力降为零，此时向智能信号 调理模块中写入的预置满度温补系数保持为β 2，然后在智能信号调理模块输出Vout处测 得零点输出值( β 2)，将此步骤数据在测量计算及写操作单元中暂存；K.根据以上测得并存储的数据，测量计算及写操作单元将计算求解实现一阶满度温漂 所需的补偿系数β，根据满度温漂补偿系数与满度函数关系表达式 S=a / (b+ β )，式中 S满度输出值，随温度变化而变化a为满度温漂补偿系数计算因子1，随温度变化而变化 b为满度温漂补偿系数计算因子2，随温度变化而变化 β 满度温度补偿系数 求解合适的β值使得两个温度点下的满度相等即 S1 ( β ) = S2 ( β )， Tl本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压力传感器温度补偿系数的设置方法，所述压力传感器包括智能传感模块（１０），所述智能传感模块（１０）包括毫伏级敏感元件模块（２０）、智能信号调理模块（２２）、及其内的参数存储器（２３）；所述毫伏级敏感元件模块（２０）的输出连接智能信号调理模块（２２），所述智能信号调理模块（２２）内部设置参数存储器（２３）；所述方法基于压力施加单元（４１）、温度施加单元（４２）、测量计算及写操作单元（５０），测量计算及写操作单元（５０）连接智能信号调理模块（２２）；其特征在于，所述方法包括步骤：Ａ．首先将智能传感模块（１０）置于由温度施加单元（４２）所建立的第一温度环境Ｔ１中，此时压力施加单元（４１）对毫伏级敏感元件模块（２０）施加的压力为零；Ｂ．此时向智能信号调理模块（２２）中写入一个预置满度温补系数β↓［１］，然后在智能信号调理模块（２２）输出Ｖｏｕｔ处测得零压输出值Ｚ↓［１］（β↓［１］），将此步骤数据在测量计算及写操作单元（５０）中暂存；Ｃ．接下来，压力施加单元（４１）对毫伏级敏感元件模块（２０）施加的压力为满压，在智能信号调理模块（２２）中的预置满度温补系数保持为β↓［１］，然后在智能信号调理模块（２２）输出Ｖｏｕｔ处测得满压输出值ＦＳＯ↓［１］（β↓［１］），将此步骤数据在测量计算及写操作单元（５０）中暂存；Ｄ．接下来，压力施加单元（４１）对毫伏级敏感元件模块（２０）施加的压力保持满压，在智能信号调理模块（２２）中的预置温补系数改为β↓［２］，然后在智能信号调理模块（２２）输出Ｖｏｕｔ处测得满压输出值ＦＳＯ↓［１］（β↓［２］），将此步骤数据在测量计算及写操作单元（５０）中暂存；Ｅ．接下来，压力施加单元（４１）对毫伏级敏感元件模块（２０）施加的压力降为零压，此时向智能信号调理模块（２２）中写入的预置满度温补系数仍为β↓［２］，然后在智能信号调理模块（２２）输出Ｖｏｕｔ处测得零压输出值Ｚ↓［１］（β↓［２］），将此步骤数据在测量计算及写操作单元（５０）中暂存；Ｆ．接下来，温度施加单元（４２）将智能传感模块（１０）的环境温度改为第二温度环境Ｔ２并稳定，此时压力施加单元（４１）对毫伏级敏感元件模块（２０）施加的压力降为零压；Ｇ．接下来，此时向智能信号调理模块（２２）中写入的预置满度温补系数为β↓［１］，然后在智能信号调理模块（２２）输出Ｖｏｕｔ处测得零压输出值Ｚ↓［２］（β↓［１］），将此步骤数据在测量计算及写操作单元（...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳德利，
申请(专利权)人：东莞市百赛仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]