[发明专利]一种微压阻式传感器振动与温度干扰补偿模型及系统

说明书

本发明公开了一种微压阻式传感器振动与温度干扰补偿模型及系统包括以下步骤：步骤1：计算温度载荷电压补偿模型V_T；步骤2：获取振动载荷对微压阻式传感器造成的压力P，根据P得到V_P振动载荷电压补偿模型；步骤3：根据V_T和V_P得到真实电压值补偿模型，实现对微压阻式传感器的补偿；本发明与传统试验方法相比理论推导和有限元分析模型相结合的方式具有易操作、经济、准确性高等优点；既可以为传感器结构抗干扰设计提供参考，又可以为传感器误差干扰补偿提供依据，补偿模型及补偿系统能够在线的对温度、振动载荷对测量结果造成的误差进行修正，具有很强的实用性。

技术领域

本发明涉及一种微压阻式传感器补偿模型及系统，具体涉及一种微压阻式传感器振动与温度干扰补偿模型及系统。

背景技术

近年来，高速列车运行速度不断提高，气动噪声作用不断增加，影响乘客及周边居民的舒适性；已有研究表明，列车高速行驶下，脉动压力是引发列车噪声的根源，因此高速列车降噪需先探究脉动压力的机理与特征；然而高速列车表面脉动压力具有幅值小、频率范围宽、易受干扰等诸多特点，各种干扰信号混杂于脉动压力成分中；而且由于脉动压力幅值偏低，一般只有几十到上百帕，导致信号信噪比低，因此脉动压力信号的提取与分析具有很大的困难。

目前高速列车表面压力测试线路实验常用的是贴片形的微压阻式压力传感器，微压阻式传感器不仅灵敏度高、机械性能好，而且体积能够集成到很小，可以尽量减少传感器尺寸对车外流场的影响；但是微压阻式传感器测试过程中容易受到振动、温度等因素干扰，给测试信号造成误差；目前微压阻式压力传感器的误差机理分析与补偿模型都是一项重要的研究课题；由于单晶硅的温度效应，其压阻系数会随温度而改变，目前传感器误差干扰主要研究领域为温度方面；硅的温度效应将导致传感器的零漂以及灵敏度漂移，给信号测试带来较大干扰；温度干扰及机理补偿方面，目前主要通过温度效应试验研究传感器的温度干扰输出，通过将待测传感器放置在密闭试验箱内，通过调节箱内温度及气压变化，观察传感器在不同温度及气压等级下的灵敏度输出；然而基于大量试验数据建立多元回归分析或神经网络模型，对温度干扰进行消除的方法存在一定不足；首先对温度试验箱精度及控制性能要求较高，因为密闭容器内，温度与压力之间的动态变化以及两者之间的相互耦合影响，温度及压力测点难以同时达到期望值，需要多次迭代控制；其次，建立神经网络等模型需要大量的试验数据，对于不同的传感器需要重新进行温度试验，成本过高；并且，温度试验基本针对成品化的传感器，难以在设计阶段就通过试验了解传感器的温度性能，从而进行相应改进。

目前，振动干扰机理及补偿方面，由于一般传感器振动干扰较小，此方面相关研究较少；但是对于低幅值的脉动压力测试来说，一般需要超微压、高灵敏度的压阻式传感器，其振动干扰也随之增加，相对于脉动压力值得大小不可直接忽略。

发明内容

本发明提供一种易操作、成本低、准确性高的脉动压力测试微压阻式传感器振动与温度干扰补偿模型及系统。

本发明采用的技术方案是：一种微压阻式传感器振动与温度干扰补偿模型，包括以下步骤：

步骤1：计算温度载荷电压补偿模型V_T；

V_T＝0.6771T-14.11

式中：T为温度；

步骤2：获取振动载荷对微压阻式传感器造成的压力P，根据P得到V_P振动载荷电压补偿模型；

式中：V_s为供电电压，V_P为由振动载荷造成的电桥输出电压。步骤3：根据V_T和V_P得到真实电压值，实现对微压阻式传感器的补偿模型；