CN102052991B - 一种压力传感器温度补偿系数的设置方法 - Google Patents

Abstract

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。

Description

一种压力传感器温度补偿系数的设置方法

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种压力传感器温度补偿系数的设置方法。

本发明从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，然后本发明用这两个简洁的函数表达式来设计操作流程，据此本发明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，本发明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。

本发明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T1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β₁，然后在智能信号调理模块输出Vout处测得零压输出值Z₁（β₁），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β₁，然后在智能信号调理模块输出Vout处测得满压输出值FSO₁（β₁），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β₂，然后在智能信号调理模块输出Vout处测得满压输出值FSO₁（β₂），将此步骤数据在测量计算及写操作单元中暂存；

E.    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β₂，然后在智能信号调理模块输出Vout处测得零压输出值Z₁（β₂），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T2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β₁，然后在智能信号调理模块输出Vout处测得零压输出值Z₂（β₁），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β₁，然后在智能信号调理模块输出Vout处测得满压输出值FSO₂（β₁），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β₂，然后在智能信号调理模块输出Vout处测得满压输出值FSO₂（β₂），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β₂，然后在智能信号调理模块输出Vout处测得零点输出值Z₂（β₂），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），

T1温度下   S1（β）=a 1/ (b1+β)  

T2温度下   S2（β）=a2 / (b2+β)

解得 β= （ a2 b1- a 1 b2）/ （a 1- a2）

 在T1温度下

                                                 

S1（β₁）= FSO₁（β₁）- Z₁（β₁）；S₁（β₂）= FSO₁（β₂）- Z₁（β₂）

上述方程组中，β₁、β₂，Z₁（β₁）、FSO₁（β₁），Z₁（β₂）、FSO₁（β₂）都是T1温度下测得的数据，因此可以解出a 1和b1的值

同理，在T2温度下

      

S₂（β₁）= FSO₂（β₁）- Z₂（β₁）；S₂（β₂）= FSO₂（β₂）- Z₂（β₂）

上述方程组中，β₁、β₂，Z₂（β₁）、FSO₂（β₁），Z₂（β₂）、FSO₂（β₂）都是T2温度下测得的数据，因此可以解出a2和b2的值     

     将β值由测量计算及写操作单元写入智能信号理模块内的参数存储器，实现满度温漂补偿；

L.    此时仍在T2温度下，智能传感模块已经实现满度温度补偿，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零压； 此时向智能信号调理模块中写入一个预置零点温补系数δ₁，然后在智能信号调理模块输出Vout处测得零压输出值Z₂（δ₁），将此步骤数据在测量计算及写操作单元中暂存；

M. 接下来，向智能信号调理模块中写入一个预置零点温补系数δ₂，然后在智能信号调理模块输出Vout处测得零压输出值Z₂（δ₂），将此步骤数据在测量计算及写操作单元中暂存；

N.   接下来，降低温度到第一温度环境T1，稳定后，此时，压力施加单元对毫伏级敏感元件模块施加的压力仍为零，在智能信号调理模块中写入预置零点温补系数δ₁，然后在智能信号调理模块输出Vout处测得零压输出值Z₁（δ₁），将此步骤数据在测量计算及写操作单元中暂存；

O.   接下来，智能信号调理模块中的预置零点温补系数改写为δ₂，然后在智能信号调理模块输出Vout处测得零压输出值Z₁（δ₂），将此步骤数据在测量计算及写操作单元中暂存；

P.    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零点温漂所需的补偿系数δ，

根据零点温漂补偿系数与零点函数关系表达式

 Z=x + y×δ   

式中   Z  零点输出值，随温度变化而变化

       X  为零点温漂补偿系数计算因子1，随温度变化而变化

       Y  为零点温漂补偿系数计算因子2，随温度变化而变化

      δ  零点温度补偿系数

求解合适的δ值使得两个温度点下的零点值相等即

  Z 1（δ）= Z 2（δ）

T1温度下  Z 1（δ）= x 1+ y1δ  

T2温度下  Z 2（δ）= x2 + y2δ

解得δ= （ x2- x 1）/ （y1- y2）

在T1温度下

       上述方程组中，δ₁和δ₂以及Z1（δ₁）及Z1（δ₂）都是测得的数据，因此可以解出x 1和y1的值

同理，在T2温度下

     

上述方程组中，δ₁和δ₂以及Z2（δ₁）及Z2（δ₂）都是测得的数据，因此可以解出x2和y2的值

将δ值由测量计算及写操作单元写入智能信号调理模块内的参数存储器，实现零点温漂补偿。

步骤B所述的写入一个预置满度温补系数β₁，是一个1～65536之间的数，步骤D写入的β₂与β₁相差1/6～1/3。

步骤L所述的写入一个预置零点温补系数δ₁，是一个-65535～65536之间的数, 步骤M写入的δ₂与δ₁相差1/6～1/3。

所述智能信号调理模块采用MAX1452型号及其兼容型号芯片。

所述第一温度环境T1在采用室温25℃时，第二温度环境T2与T1相差10℃以上。

本发明的方法用两个非常简洁的函数确定了零点温漂补偿系数与零点、满度温漂系数与满度之间的关系，并据此设计和优化了操作流程，在室温到另一温度点的过程实现满度温漂补偿，再在返回室温的过程实现零点温漂补偿，较现有技术减少了检测参数和反复的校准操作过程，简化了计算，本发明生产工艺过程由传统的数个小时缩短到2个小时以内，本发明的工艺所进行的满度温度补偿和零点温度补偿保证了传感器的温度误差在-20~85C范围内在+/-1%满量程以内，本发明优点在于使得基于智能信号芯片的压力传感器温度补偿以及传感器的标定测试过程大大地优化和便捷。

本发明易于批量制造。

附图说明

图1是本发明一种压力传感器温度补偿系数的设置方法硬件系统示意图。

图中标号：

10 智能传感模块

20 毫伏级敏感元件模块 

22 智能信号调理模块   23 参数存储器   

41压力施加单元   42温度施加单元  

50测量计算及写操作单元。

具体实施方式

为了进一步说明本发明的压力传感器温度补偿系数的设置方法的原理，现结合附图对本发明压力传感器温度补偿系数的设置方法的优选实施例进行详细说明，然而所述实施例仅为提供说明与解释之用，不能用来限制本发明的专利保护范围。

如图1所示,实施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、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；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β₁，然后在智能信号调理模块22输出Vout处测得零压输出值Z₁（β₁），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β₁，然后在智能信号调理模块22输出Vout处测得满压输出值FSO₁（β₁），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β₂，然后在智能信号调理模块22输出Vout处测得满压输出值FSO₁（β₂），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β₂，然后在智能信号调理模块22输出Vout处测得零压输出值Z₁（β₂），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β₁，然后在智能信号调理模块22输出Vout处测得零压输出值Z₂（β₁），将此步骤数据在测量计算及写操作单元50中暂存；

H.   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中的预置温补系数保持为β₁，然后在智能信号调理模块22输出Vout处测得满压输出值FSO₂（β₁），将此步骤数据在测量计算及写操作单元50中暂存；

I.       接下来，压力施加单元41对毫伏级敏感元件模块20施加的压力仍为满压，在智能信号调理模块22中的预置温补系数改为β₂，然后在智能信号调理模块22输出Vout处测得满压输出值FSO₂（β₂），将此步骤数据在测量计算及写操作单元50中暂存；

J.      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，此时向智能信号调理模块22中写入的预置满度温补系数保持为β₂，然后在智能信号调理模块22输出Vout处测得零点输出值Z₂（β₂），将此步骤数据在测量计算及写操作单元50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50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值相等即

S₁（β）= S₂（β），

T1温度下   S1（β）=a 1/ (b1+β)  

T2温度下   S2（β）=a2 / (b2+β)

解得 β= （ a2 b1- a 1 b2）/ （a 1- a2）

 在T1温度下

  

S1（β₁）= FSO₁（β₁）- Z₁（β₁）；S₁（β₂）= FSO₁（β₂）- Z₁（β₂）

上述方程组中，β₁、β₂，Z₁（β₁）、FSO₁（β₁），Z₁（β₂）、FSO₁（β₂）都是T1温度下测得的数据，因此可以解出a 1和b1的值

同理，在T2温度下

    

S₂（β₁）= FSO₂（β₁）- Z₂（β₁）；S₂（β₂）= FSO₂（β₂）- Z₂（β₂）

上述方程组中，β₁、β₂，Z₂（β₁）、FSO₂（β₁），Z₂（β₂）、FSO₂（β₂）都是T2温度下测得的数据，因此可以解出a2和b2的值     

     将β值由测量计算及写操作单元50写入智能信号理模块22内的参数存储器23，实现满度温漂补偿；

L.    此时仍在T2温度下，智能传感模块10已经实现满度温度补偿，接下来，压力施加单元41对毫伏级敏感元件模块20施加的压力为零； 此时向智能信号调理模块22中写入一个预置零点温补系数δ₁，然后在智能信号调理模块22输出Vout处测得零点输出值Z₂（δ₁），将此步骤数据在测量计算及写操作单元50中暂存；

M. 接下来，向智能信号调理模块22中写入一个预置零点温补系数δ₂，然后在智能信号调理模块22输出Vout处测得零点输出值Z₂（δ₂），将此步骤数据在测量计算及写操作单元50中暂存；

N.   接下来，降低温度到第一温度环境T1，稳定后，此时，压力施加单元41对毫伏级敏感元件模块20施加的压力仍为零，在智能信号调理模块22中写入预置温补系数δ₁，然后在智能信号调理模块22输出Vout处测得零点输出值Z₁（δ₁），将此步骤数据在测量计算及写操作单元50中暂存；

O.   接下来，智能信号调理模块22中的预置零点温补系数改写为δ₂，然后在智能信号调理模块22输出Vout处测得零点输出值Z₁（δ₂），将此步骤数据在测量计算及写操作单元50中暂存；

P.    根据以上测得并存储的数据，测量计算及写操作单元50将计算求解实现一阶零点温漂所需的补偿系数δ，

根据零点温漂补偿系数与零点函数关系表达式

 Z=x + y×δ   

式中   Z  零点输出值，随温度变化而变化

       X  为零点温漂补偿系数计算因子1，随温度变化而变化

       Y  为零点温漂补偿系数计算因子2，随温度变化而变化

      δ  零点温度补偿系数

求解合适的δ值使得两个温度点下的零点值相等即

  Z 1（δ）= Z 2（δ）

T1温度下  Z 1（δ）= x 1+ y1δ  

T2温度下  Z 2（δ）= x2 + y2δ

解得δ= （ x2- x 1）/ （y1- y2）

在T1温度下

 

          上述方程组中，δ₁和δ₂以及Z1（δ₁）及Z1（δ₂）都是测得的数据，因此可以解出x 1和y1的值

同理，在T2温度下

      

       上述方程组中，δ₁和δ₂以及Z2（δ₁）及Z2（δ₂）都是测得的数据，因此可以解出x2和y2的值

          将δ值由测量计算及写操作单元50写入智能信号调理模块22内的参数存储器23，实现零点温漂补偿。

上述方法中，步骤B所述的写入一个预置满度温补系数β₁，是一个1～65536之间的数，步骤D写入的β₂与β₁相差1/6～1/3。

上述方法中，步骤L所述的写入一个预置零点温补系数δ₁，是一个-65535～65536之间的数, 步骤M写入的δ₂与δ₁相差1/6～1/3。

上述方法中，所述智能信号调理模块22采用MAX1452型号及其兼容型号芯片。

所述第一温度环境T1在采用室温25℃时，第二温度环境T2与T1相差10℃以上为佳。在本发明的第一实施方式中，采用T2比T1温度高的方法，为50℃。

当然可以采用T2比T1温度低的方法，如T2为5℃。

本发明的工艺步骤可以调整。

本发明方法的推导过程：

MAX1452参考手册给出了基于该芯片的压力传感器（以下简称系统）传递函数表达式^[1], 

V _out =(Sensor+IRO)×PGA+γ×V _DD +δ×V _b ………………①

式中：

V_out—系统输出，随被测压力和环境温度变化而变化；

Sensor—毫伏级敏感元件输出，随温度变化而变化；

IRO—芯片内部用于粗调零点输出；

PGA—信号通道增益（或称放大倍数）；

γ—零点设置参数（设置零压输出）；

V_DD—芯片供电电压；5V+/—0.5V；

δ—零点温漂补偿系数（变量）；

V_b—传感器激励电压（或称供桥电压），随温度变化而变化。

注[1]：根据MAX1452用户参考手册（《MAX1452 REFERENCE MANUAL》）第5章第8页(Chapter 5, page 8 of 9)公式5-21(Equation 5-21)。

在实际工作过程中，当传感器系统所受压力为P=P₀（最小压力，一般为零）时有：Sensor=V_z,此时V_out即为系统的零点输出：

Z=V_z×PGA+IRO×PGA+γ ×V_DD +δ×V_b

式中：

V_z—最小压力时，毫伏级敏感元件输出，随温度变化而变化；

Z—系统的零点输出，随温度变化而变化。

为简化表达式起见：

令X= Vz×PGA+IRO×PGA+γ ×VDD; Y=Vb, 则零点与零点温漂补偿系数的函数关系式简化为：

Z=X+Y×δ

X  为零点温漂补偿系数计算因子1，随温度变化而变化。

Y  为零点温漂补偿系数计算因子2，随温度变化而变化。

当系统所受压力为P=P_max（额定最大压力）有：Sensor=V_fs,此时V_out即为系统的满压输出：

FSO=V_fs×PGA+IRO×PGA+γ×V_DD +δ×V_b

式中：

FSO—系统的满压输出，随温度变化而变化。

V_fs—最大压力时，毫伏级敏感元件输出，随温度变化而变化。

由此系统的满度输出为：

S = FSO － Z  = (V_fs-V_z)×PGA。

其中V_fs-V_z即毫伏级敏感元件满度输出，可以表示为V_b×V_s。所以

                    S=V_b×V_s×PGA

式中：

V_s—毫伏级敏感元件输出灵敏度，归一化到其激励电压，随温度变化而变化。

V_b可以用如下公式表述^[2]：

            

式中：

α—满度设置参数（用于设置基本供电电流）；

RISRC—用于设定传感器电流的电阻；

RFTC—设置温度补偿电流的电阻；

AA—电流镜像放大倍数；

R_b—传感器桥阻，随温度变化而变化；

β—满度温漂补偿系数。

注[2]：根据MAX1452参考手册（《MAX1452 REFERENCE MANUAL》）(Chapter 5, page 8 of 9)公式5-20(Equation 5-20)。

所以

  

简化表达为：

         

式中：

a=VDD×α(1/RISRC+1/RFTC)×RFTC×PGA×Vs；

b=RFTC/( AA×Rb)。

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。

下面例举一个实际测试计算例子：

     初始温度为T1

                 改变温度，由T1→T2

                 计算得出：β = 45802，满度系数已经取得结果，写入传感器。

保持T2温度

改变温度，由T2→T1

计算δ =  -2773，零点系数已经取得结果（δ值范围在-65535到65535之间），写入传感器。

本发明的方法以两个非常简洁的公式分别确定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仅设置2个温度点进行检测，较现有技术减少了检测项目和简化了计算公式，本发明生产工艺过程由传统的4个小时以上缩短到2个小时以内，本发明的工艺所进行的满度温度补偿和零点温度补偿保证了传感器的全量程精度在1%以内，本发明优点在于使得压力传感器温度补偿系数的设置工艺过程大大简化和便捷。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一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β₁，然后在智能信号调理模块（22）输出Vout处测得零压输出值Z₁（β₁），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β₁，然后在智能信号调理模块（22）输出Vout处测得满压输出值FSO₁（β₁），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）中的预置满度温补系数改为β₂，然后在智能信号调理模块（22）输出Vout处测得满压输出值FSO₁（β₂），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β₂，然后在智能信号调理模块（22）输出Vout处测得零压输出值Z₁（β₂），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β₁，然后在智能信号调理模块（22）输出Vout处测得零压输出值Z₂（β₁），将此步骤数据在测量计算及写操作单元（50）中暂存；

H.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β₁，然后在智能信号调理模块（22）输出Vout处测得满压输出值FSO₂（β₁），将此步骤数据在测量计算及写操作单元（50）中暂存；

I.接下来，压力施加单元（41）对毫伏级敏感元件模块（20）施加的压力仍为满压，在智能信号调理模块（22）中的预置满度温补系数改为β₂，然后在智能信号调理模块（22）输出Vout处测得满压输出值FSO₂（β₂），将此步骤数据在测量计算及写操作单元（50）中暂存；

J.接下来，压力施加单元（41）对毫伏级敏感元件模块（20）施加的压力降为零点，此时向智能信号调理模块（22）中写入的预置满度温补系数保持为β₂，然后在智能信号调理模块（22）输出Vout处测得零压输出值Z₂（β₂），将此步骤数据在测量计算及写操作单元（50）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（50）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值相等即

S₁（β）= S₂（β），

T1温度下   S1（β）=a 1/ (b1+β)  

T2温度下   S2（β）=a2 / (b2+β)

解得 β= （ a2 b1- a 1 b2）/ （a 1- a2）

 在T1温度下

                                                  

 

S1（β₁）= FSO₁（β₁）- Z₁（β₁）；S₁（β₂）= FSO₁（β₂）- Z₁（β₂）

上述方程组中，β₁、β₂，Z₁（β₁）、FSO₁（β₁），Z₁（β₂）、FSO₁（β₂）都是T1温度下测得的数据，因此可以解出a 1和b1的值

同理，在T2温度下

         

S₂（β₁）= FSO₂（β₁）- Z₂（β₁）；S₂（β₂）= FSO₂（β₂）- Z₂（β₂）

上述方程组中，β₁、β₂，Z₂（β₁）、FSO₂（β₁），Z₂（β₂）、FSO₂（β₂）都是T2温度下测得的数据，因此可以解出a2和b2的值 

      将β值由测量计算及写操作单元（50）写入智能信号理模块（22）内的参数存储器（23），实现满度温漂补偿；

L.此时仍在T2温度下，智能传感模块（10）已经实现满度温度补偿，接下来，压力施加单元（41）对毫伏级敏感元件模块（20）施加的压力为零压； 此时向智能信号调理模块（22）中写入一个预置零点温补系数δ₁，然后在智能信号调理模块（22）输出Vout处测得零压输出值Z₂（δ₁），将此步骤数据在测量计算及写操作单元（50）中暂存；

M.接下来，向智能信号调理模块（22）中写入一个预置零点温补系数δ₂，然后在智能信号调理模块（22）输出Vout处测得零压输出值Z₂（δ₂），将此步骤数据在测量计算及写操作单元（50）中暂存；

N.接下来，降低温度到第一温度环境T1，稳定后，此时，压力施加单元（41）对毫伏级敏感元件模块（20）施加的压力仍为零，在智能信号调理模块（22）中写入预置零点温补系数δ₁，然后在智能信号调理模块（22）输出Vout处测得零压输出值Z₁（δ₁），将此步骤数据在测量计算及写操作单元（50）中暂存；

O.接下来，智能信号调理模块（22）中的预置零点温补系数改写为δ₂，然后在智能信号调理模块（22）输出Vout处测得零压输出值Z₁（δ₂），将此步骤数据在测量计算及写操作单元（50）中暂存；

P.根据以上测得并存储的数据，测量计算及写操作单元（50）将计算求解实现一阶零点温漂所需的补偿系数δ，

根据零点温漂补偿系数与零点函数关系表达式

 Z=x + y×δ   

式中   Z  零点输出值，随温度变化而变化

       X 为零点温漂补偿系数计算因子1，随温度变化而变化

       Y为零点温漂补偿系数计算因子2，随温度变化而变化

      δ  零点温度补偿系数

求解合适的δ值使得两个温度点下的零点值相等即

  Z 1（δ）= Z 2（δ）

T1温度下  Z 1（δ）= x 1+ y1δ  

T2温度下  Z 2（δ）= x2 + y2δ

解得δ= （ x2- x 1）/ （y1- y2）

在T1温度下

    

          上方程组中，δ₁和δ₂以及Z1（δ₁）及Z1（δ₂）都是测得的数据，因此可以解出x 1和y1的值

同理，在T2温度下

         

          上方程组中，δ₁和δ₂以及Z2（δ₁）及Z2（δ₂）都是测得的数据，因此可以解出x2和y2的值

          将δ值由测量计算及写操作单元（50）写入智能信号调理模块（22）内的参数存储器（23），实现零点温漂补偿。

2.根据权利要求1所述的压力传感器温度补偿系数的设置方法，其特征在于： 

步骤B所述的写入一个预置满度温补系数β₁，是一个1～65536之间的数，步骤D写入的β₂与β₁相差1/6～1/3。

3.根据权利要求1所述的压力传感器温度补偿系数的设置方法，其特征在于：

步骤L所述的写入一个预置零点温补系数δ₁，是一个-65535～65536之间的数, 步骤M写入的δ₂与δ₁相差1/6～1/3。

4.根据权利要求1所述的压力传感器温度补偿系数的设置方法，其特征在于：

所述智能信号调理模块（22）采用MAX1452型号及其兼容型号芯片。

5.根据权利要求1所述的压力传感器温度补偿系数的设置方法，其特征在于：

所述第一温度环境T1在采用室温25℃时，第二温度环境T2与T1相差10℃以上。