[发明专利]一种压力传感器温漂补偿电路及补偿方法

说明书

本发明公开了一种压力传感器温漂补偿电路，包括相减器，相减器包括运算放大器、二极管、第一电阻、第二电阻和第三电阻，运算放大器的输出端与压敏惠斯通电桥的输入端相连，运算放大器的反相输入端通过第一电阻与相减器的输入电源相连，运算放大器的反相输入端与输出端之间通过第二电阻相连，运算放大器的同相输入端通过第三电阻与大地相连、并通过二极管与输入电源相连，二极管的正极与输入电源相连，二极管的负极与运算放大器的同相输入端相连。本发明还相应公开了一种补偿方法，为，调整调整第二电阻与第一电阻的比值，以使压力传感器的零点温漂β等于|α|，其中α为相减器输出电压V_O的温度系数。本发明的电路及方法均具有提高补偿精度等优点。

技术领域

本发明主要涉及压力测量技术领域，特指一种压力传感器温漂补偿电路及补偿方法。

背景技术

目前，压力传感器在航空航天、工业、汽车电子、人工智能、医学、气象等领域均有着广泛的应用，各个应用领域也对其性能指标提出了越来越高的要求。

现在应用最为广泛的压力传感器主要包括扩散硅压阻式压力传感器和溅射薄膜压力传感器，两种原理的压力传感器内部都包含惠斯通压力敏感电桥，无论是扩散硅电阻还是金属膜电阻，都具有正温度系数特性，随着温度的升高，其电阻会变大，在恒压供电的情况下，随着温度的变化，流过惠斯通压敏电桥的电流也会发生变化，惠斯通电桥输出的差分电压也随之发生变化，因此，压力传感器会因为温度漂移导致精度变差，尤其是扩散硅压力传感器，这个误差可达到0.15％FS/℃，未经温度补偿的产品在绝大部分场合都无法应用。

针对压力传感器灵敏度温漂问题，相关科研技术人员提出了很多解决方案，主要包括两大类，一类是软件补偿方式，如论文《硅压阻式数字压力传感器的研究》，它是将微处理器和压力传感器结合起来，利用一定的软件算法对传感器在各温度点下的温漂误差进行修正，其优点是补偿精度较高，缺点是系统较为复杂，可靠性差；另一类是硬件补偿方式，如专利《一种压力传感器温度补偿方法》(专利号CN105784215A)，它是在系统中加入一个附加电路，使其产生一个与传感器温度漂移值大小一致、极性相反的信号，两者相互抵消而实现补偿，其优点是产品简单，可靠性高，在军工等高可靠性要求领域有着广泛的应用。具体地，专利CN105784215A结合二极管PN结正向导通压降的负温度系数特性，将二极管与压敏惠斯通电桥串联使用，在不同的温度条件下自动补偿压敏惠斯电桥的供电电压，使流经敏感电桥的电流保持稳定，从而起到温度补偿的作用。但是由于工艺方法的差异性，每种压敏惠斯通电桥的温度特性会不同，而专利CN105784215A主要通过改变串联二极管的的数量来实现不同种类传感器的温度补偿，其中采用的二极管2CK4148压降随温度变化率ΔV_t≈-2.5mV/℃，并近似线性，在10V恒压供电情况下，其可补偿的压力传感器温度系数为T_C≈n*0.025％FS/℃(n为二极管的个数)，这种方式主要存在两个缺点，第一个缺点是二极管数量计算方法比较复杂，计算结果不一定准确；第二个缺点是无法精确补偿传感器灵敏度温度系数，因为二极管的个数只能是整数，因此不是欠补偿就是过补偿，产品理论上可做到的补偿后灵敏度温漂β＝±0.0125％FS/℃，显然不能满足当前很多应用场合的宽温区、高精度要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、补偿精度高的压力传感器温漂补偿电路，并相应提供一种实现简单、补偿精度高的补偿方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：