CN104296919B - 一种电阻电桥型传感器的非线性补偿电路 - Google Patents

一种电阻电桥型传感器的非线性补偿电路 Download PDF

Info

Publication number
CN104296919B
CN104296919B CN201410469434.6A CN201410469434A CN104296919B CN 104296919 B CN104296919 B CN 104296919B CN 201410469434 A CN201410469434 A CN 201410469434A CN 104296919 B CN104296919 B CN 104296919B
Authority
CN
China
Prior art keywords
resistance
type sensor
bridge type
amplification circuit
signal amplification
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201410469434.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104296919A (zh
Inventor
陈玉伟
麻吉南
李园园
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
QINGDAO AEROSPACE SEMICONDUCTOR RESEARCH INSTITUTE Co Ltd
Original Assignee
QINGDAO AEROSPACE SEMICONDUCTOR RESEARCH INSTITUTE Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by QINGDAO AEROSPACE SEMICONDUCTOR RESEARCH INSTITUTE Co Ltd filed Critical QINGDAO AEROSPACE SEMICONDUCTOR RESEARCH INSTITUTE Co Ltd
Priority to CN201410469434.6A priority Critical patent/CN104296919B/zh
Publication of CN104296919A publication Critical patent/CN104296919A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104296919B publication Critical patent/CN104296919B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

本发明属于传感器技术领域，它公开了电阻电桥型传感器的非线性补偿电路，包括电阻电桥型传感器、激励电压源、信号放大电路，在电阻电桥型传感器与电桥供电电源的负端之间，串接共模电阻；信号放大电路输出端通过反馈电阻与共模电阻相串连。本发明的优点是：本发明将电阻电桥型传感器感受外界信息转换后的信号（电压）经信号放大电路放大，并以适当比例（改变反馈电阻）与共模电阻分压后，从而实现了对输出信号灵敏度递增的电阻电桥输出型传感器的非线性补偿。加之电路中的信号放大电路A可采用数字可编程放大器，可施以数字调试零位和满度，减小了由于调试过程中更换电阻带来的精度低、稳定度差的影响。提高了传感器的测量精度和稳定性。

Description

一种电阻电桥型传感器的非线性补偿电路
技术领域
本发明属于传感器技术领域，具体涉及一种电阻电桥型传感器的非线性补偿电路。
背景技术
传感器是工业过程、气象、环保、国防工程乃至日常生活各领域应用非常广泛的测量仪表，受材料及工艺技术的限制，大部分的传感器，特别是电阻电桥输出型的传感器，当输入信号线性变化时，传感器输出电压并不是线性变化的，由此将会带来超过1%的误差，使传感器的测量精度很低。
对于有非线性输出特性的电阻电桥型传感器有两种处理方式：一种是不进行非线性补偿，直接将传感器的输出信号进行电压放大，然后给后续的检测系统。这一般都是对测量准确度要求不高的情况；另一种是对传感器的非线性特性进行非线性补偿，这一般属于后续系统对测量准确度要求较高、若不进行非线性补偿时无法满足要求的情形。其采用的方法大多是查表法、曲线拟合法和神经网络法，都是利用单片机对传感器输出参数进行测试并进行软件处理，进而消除了输出信号中非线性带来的测量误差，提高了测量精度。这也由此带来了材料成本的提高，耗费更多的人力和时间，使传感器的制作成本大幅增加，不能及时批量供货。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种以低成本、高效率、联接简单的电阻电桥型传感器的非线性补偿电路，达到既能实现高精度测量，又能做到高的性价比之目的。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电阻电桥型传感器的非线性补偿电路，包括一电阻电桥型传感器、一激励电压源、一信号放大电路，其特征在于：在所述电阻电桥型传感器与电桥供电电源的负端之间，串接一共模电阻；信号放大电路输出端通过一反馈电阻与所述共模电阻相串连。
优选的，所述电阻电桥型传感器的输出信号灵敏度随输入信号的增大而增大。
优选的，所述传感器电桥的四个臂为等值电阻。
优选的，所述激励电压源为基准电压源。
优选的，所述信号放大电路为数字调零、调满度的可编程仪表放大器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明将电阻电桥型传感器感受外界信息转换后的信号（电压）经信号放大电路A放大，并以适当比例（改变反馈电阻RF）与共模电阻RC分压后，从而实现了对输出信号灵敏度递增的电阻电桥输出型传感器的非线性补偿。加之电路中的信号放大电路A可采用数字可编程放大器，可施以数字调试零位和满度，减小了由于调试过程中更换电阻带来的精度低、稳定度差的影响；提高了传感器的测量精度和稳定性。
附图说明
图1是本发明的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图实施例，对本发明做进一步描述：
实施例一
如图1所示，一种电阻电桥型传感器的非线性补偿电路，包括电阻电桥型传感器、激励电压源VR、信号放大电路A；激励电压源VR电联接电阻电桥型传感器，电阻电桥型传感器输出端与信号放大电路A的输入端电联接；电阻电桥型传感器的四个臂为等值电阻，激励电压源ＶR为基准电压源，信号放大电路A为数字调零、调满度的可编程仪表放大器PGA，电阻电桥型传感器的输出信号灵敏度随输入信号的增大而增大；在电阻电桥型传感器与电桥供电电源的负端之间，串接共模电阻RC；信号放大电路A的输出端通过反馈电阻RF与共模电阻RC相串连。
在具体实施过程中，当电阻电桥型传感器的灵敏度递增时，只要改变RF、RC的值，就可使信号放大电路A的输出值随电阻电桥型传感器的灵敏度的增大而减小，减少的量恰好与电阻电桥型传感器的输出灵敏度递增的值大小相等、方向相反，从而实现了电阻电桥型传感器的非线性补偿。本实施方式所述是输出曲线为上抛物线型的，其最大非线性误差出现在量程的中点，信号放大电路A可采用数字调零、调满度的可编程仪表放大器PGA。
当电阻电桥型传感器为薄膜压力传感器时的非线性补偿电路，具体为：薄膜压力传感器芯片采用溅射金属薄膜材质，具有输出信号随输入信号变化为上抛物线的非线性特性，测量范围为0～40MPa，输出信号0～8mV，薄膜压力传感器的电桥输出电阻为3.6KΩ；信号放大电路A采用可编程仪表放大器PGA，可以数字调试零位及放大倍数，基准电压VR的值为4.096V。现有技术中无RC和RF时，则信号放大电路A输出信号的非线性误差为0.5%FS；本发明中联接RC和RF，且反复调整后确定为RC=21 KΩ和RF=220Ω时，得到如下的测试数据：
测试点(MPa) 0 5 10 15 20 25 30 35 40
正行程(mA) 4.000 5.996 7.996 9.997 11.999 13.999 15.999 18.000 20.000
正行程(mA) 4.000 6.000 8.005 9.999 12.004 14.004 16.005 18.001
从上述测试数据可以看出，薄膜压力传感器的输出信号经过放大及非线性补偿电路后其非线性误差大大缩小，其正反行程的平均非线性误差小于0.025%FS。
以上，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (1)

1.一种电阻电桥型传感器的非线性补偿电路，包括一电阻电桥型传感器、一激励电压源、一信号放大电路，其特征在于：在所述电阻电桥型传感器与电桥供电电源的负端之间，串接一共模电阻；所述信号放大电路的输出端通过一反馈电阻与所述共模电阻相串连；
所述电阻电桥型传感器的输出信号灵敏度随输入信号的增大而增大；所述传感器电桥的四个臂为等值电阻；
所述激励电压源ＶR为基准电压源；所述信号放大电路为数字调零、调满度的可编程仪表放大器。
CN201410469434.6A 2014-09-15 2014-09-15 一种电阻电桥型传感器的非线性补偿电路 Active CN104296919B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410469434.6A CN104296919B (zh) 2014-09-15 2014-09-15 一种电阻电桥型传感器的非线性补偿电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410469434.6A CN104296919B (zh) 2014-09-15 2014-09-15 一种电阻电桥型传感器的非线性补偿电路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104296919A CN104296919A (zh) 2015-01-21
CN104296919B true CN104296919B (zh) 2017-07-11

Family

ID=52316749

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410469434.6A Active CN104296919B (zh) 2014-09-15 2014-09-15 一种电阻电桥型传感器的非线性补偿电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104296919B (zh)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6500690B2 (ja) * 2015-08-11 2019-04-17 富士電機株式会社 半導体物理量センサ装置
CN107997749A (zh) * 2017-12-12 2018-05-08 吉林大学 一种数字温度补偿中医脉诊系统
CN107837077A (zh) * 2017-12-12 2018-03-27 吉林大学 一种新型脉象检测系统
CN108030481A (zh) * 2017-12-12 2018-05-15 吉林大学 一种全自动脉搏测量装置
CN107928639A (zh) * 2017-12-12 2018-04-20 吉林大学 一种中医脉象信号提取装置
CN108030477A (zh) * 2017-12-12 2018-05-15 吉林大学 一种用于远程医疗的脉诊仪
CN107802247A (zh) * 2017-12-12 2018-03-16 吉林大学 一种自动充气式脉象检测装置
CN107928641B (zh) * 2017-12-12 2021-11-12 吉林大学 用于中医脉诊的脉象信号提取装置
CN108095702A (zh) * 2017-12-12 2018-06-01 吉林大学 一种基于阵列传感的自动定压脉搏信号采集传输装置
CN107802248A (zh) * 2017-12-12 2018-03-16 吉林大学 一种基于压阻式传感器阵列的脉诊仪
CN107928638B (zh) * 2017-12-12 2021-11-16 吉林大学 一种脉搏信号提取及传输电路
CN107928636B (zh) * 2017-12-12 2021-11-12 吉林大学 一种具有温度补偿功能的脉诊仪
CN107928637A (zh) * 2017-12-12 2018-04-20 吉林大学 一种基于压力传感器阵列的脉象检测系统
CN108030476A (zh) * 2017-12-12 2018-05-15 吉林大学 一种基于压力传感器的具有温度补偿功能的中医脉诊装置
CN108056761A (zh) * 2017-12-12 2018-05-22 吉林大学 一种新型脉象信号提取电路
CN107928640A (zh) * 2017-12-12 2018-04-20 吉林大学 数字式中医脉象采集系统
CN109932670B (zh) * 2019-03-27 2021-06-29 三峡大学 基于上电置位的闭环tmr磁场测量装置
CN109990804B (zh) * 2019-04-03 2021-06-29 安徽见行科技有限公司 基于模拟乘法器的传感器电路温漂的自校正电路
CN113951859B (zh) * 2021-08-31 2024-03-19 广东迈科鼎医疗科技有限公司 一种颅内压传感器信号调理方法
CN115183918B (zh) * 2022-07-20 2024-07-02 无锡芯感智半导体有限公司 一种适用于mems压力传感器的带温补电桥平衡结构
CN117147022B (zh) * 2023-10-31 2024-01-16 深圳市力准传感技术有限公司 力传感器非线性补偿方法及系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101198855B1 (ko) * 2011-07-06 2012-11-09 주식회사 엘에스엘시스템즈 선형 저항소자를 이용한 휘트스톤 브리지 보상회로
CN202648827U (zh) * 2012-05-31 2013-01-02 北京三一自动化技术有限责任公司 测温电路、温度采集系统、变频器及温度变送器
CN203241168U (zh) * 2013-04-24 2013-10-16 青岛航天半导体研究所有限公司 铂电阻非线性修正温度变送电路
CN204115945U (zh) * 2014-09-15 2015-01-21 青岛航天半导体研究所有限公司 一种电阻电桥型传感器的非线性补偿电路

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101198855B1 (ko) * 2011-07-06 2012-11-09 주식회사 엘에스엘시스템즈 선형 저항소자를 이용한 휘트스톤 브리지 보상회로
CN202648827U (zh) * 2012-05-31 2013-01-02 北京三一自动化技术有限责任公司 测温电路、温度采集系统、变频器及温度变送器
CN203241168U (zh) * 2013-04-24 2013-10-16 青岛航天半导体研究所有限公司 铂电阻非线性修正温度变送电路
CN204115945U (zh) * 2014-09-15 2015-01-21 青岛航天半导体研究所有限公司 一种电阻电桥型传感器的非线性补偿电路

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
用放大器反馈控制消除电桥非线性误差;朱武等;《光学精密工程》;20070630;第15卷(第6期);910-913 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN104296919A (zh) 2015-01-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104296919B (zh) 一种电阻电桥型传感器的非线性补偿电路
CN201293698Y (zh) 带温度补偿电路的压力变送器
CN205139170U (zh) 一种加速度计伺服电路
CN110146201A (zh) 一种具有温度补偿的传感信号调理系统及温度补偿方法
CN103278290A (zh) 压力传感器的非线性补偿电路
CN107655616A (zh) 一种差压传感器的温度补偿系统及方法
CN205719319U (zh) 一种温度检测电路
CN205607567U (zh) 一种多量程阵列式压力传感芯片及其检测设备
CN204115945U (zh) 一种电阻电桥型传感器的非线性补偿电路
CN204964074U (zh) 一种单片集成压力传感器信号调理电路
CN203785751U (zh) 一种称重电路及具备该电路的电子秤
CN203241168U (zh) 铂电阻非线性修正温度变送电路
CN203193573U (zh) 精密交流电流放大器
CN103063949B (zh) 一种电容失配检测电路及方法
CN203163840U (zh) 高精度柱式称重传感器
CN102768096B (zh) 带温漂补偿的压力测量装置
CN202853834U (zh) 一种带温漂补偿的压力测量装置
CN203241176U (zh) 压力传感器的非线性补偿电路
CN205229184U (zh) 一种电流源激励的压电加速度传感器信号变换电路
CN206378225U (zh) 压力变送器及压力变送系统
CN107315156A (zh) 高精度直流标准电能表
CN204649327U (zh) 一种热电阻信号转换电路
CN204924484U (zh) 两线制温度变送器
CN203965986U (zh) 一种数控可调直流稳压电源
CN204389095U (zh) 小型化压力传感器参数修正单元

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant