CN107084818A - 一种高精度压力传感器芯片的校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度压力传感器芯片的校准方法，在测试校准阶段，通过测试5个压力点的转换电压值，然后根据这些压力点，将压力传感器芯片的X‑P曲线分成4段线性区域，在芯片工作时，根据转换电压X值处于4个线性区域的哪一个区域，选择与之相对应的线性函数来计算压力值P，使转换电压信号X与压力P之间的关系在每一分段区域都更接近线性关系。本发明通过测试5个压力点的数据值，然后根据这些压力点的数据值，将压力传感器芯片的曲线分成4段线性区域，使转换电压与压力之间的关系在每一分段区域都更接近线性关系，从而使此方法校准后的压力传感器能够工作于更宽的量程，并且具有更高的精度。

Description

一种高精度压力传感器芯片的校准方法

技术领域

本发明涉及一种校准方法，具体是一种高精度压力传感器芯片的校准方法。

背景技术

压力传感器是作为物理世界和电子世界的一种接口器件，在现代生活中扮演着越来越重要的角色，不管传统的工业电子、汽车电子还是新兴的物联网、智能家居，以及可穿戴设备领域，压力传感器都充当着其中一种信息采集的终端器件。

压力传感器芯片的工作原理是将压力转换成一个与压力成正比的电压信号，只需要将采集得到的电压信号按线性关系转换即可得到压力值。实际上，压力与转换电信号之间并不是严格的线性关系，而是存在一定的非线性。因此在精度要求较高的场合，需要对压力传感器芯片做一定的校准，以修正压力与转换电压信号之间的非线性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高精度压力传感器芯片的校准方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高精度压力传感器芯片的校准方法，在测试校准阶段，通过测试5个压力点的转换电压值，然后根据这些压力点，将压力传感器芯片的X-P曲线分成4段线性区域，在芯片工作时，根据转换电压X值处于4个线性区域的哪一个区域，选择与之相对应的线性函数来计算压力值P，使转换电压信号X与压力P之间的关系在每一分段区域都更接近线性关系。

作为本发明进一步的方案：测试时测出5个压力点，5个点分为4段，每一段有一个对应的系数代表这一段区间的斜率（S1，S2，S3，S4），和4段曲线于X轴的截距（A1，A2，A3，A4），3个将压力区间分成4段的压力点读数（X1，X2，X3），这些信息都保存至芯片的ROM中。

作为本发明再进一步的方案：通过5个压力点将整个压力范围分为4个区域，2段封闭的区间和2段开放的区间；压力传感器前端将压力转化为转换电压信号，然后经过ADC采样，得到采样后的数字信号X，数字信号X分别与校准压力点X1寄存器、校准压力点X2寄存器、校准压力点X3寄存器通过比较器进行比较，当数字信号X<X1时，线性段判断逻辑将控制截距选择器选择截距寄存器A1的值输出至后级的线性换算电路，并且控制斜率选择器选择斜率寄存器S1的值输出至后级的线性换算电路，当数字信号X1<X<X2时，线性段判断逻辑将控制截距选择器选择截距寄存器A2的值输出至后级的线性换算电路，并且控制斜率选择器选择斜率寄存器S2的值输出至后级的线性换算电路，当数字信号X2<X<X3时，线性段判断逻辑将控制截距选择器选择截距寄存器A3的值输出至后级的线性换算电路，并且控制斜率选择器选择斜率寄存器S3的值输出至后级的线性换算电路，当数字信号X>X3时，线性段判断逻辑将控制截距选择器选择截距寄存器A4的值输出至后级的线性换算电路，并且控制斜率选择器选择斜率寄存器S4的值输出至后级的线性换算电路，线性换算电路根据送过来的截距值以及斜率值，按照线性计算方法算得校准后的压力值P。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过测试5个压力点的数据值，然后根据这些压力点的数据值，将压力传感器芯片的曲线分成4段线性区域。在芯片工作时，根据转换电压值处于4个线性区域的哪一个区域，选择与之相对应的线性函数来计算压力值。通过这种方法使转换电压与压力之间的关系在每一分段区域都更接近线性关系，从而使此方法校准后的压力传感器能够工作于更宽的量程，并且具有更高的精度。

附图说明

图1为高精度压力传感器芯片的校准方法中高精度压力传感器工作原理框图。

图2为高精度压力传感器芯片的校准方法中线性校准方案的工作原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～2，本发明实施例中，一种高精度压力传感器芯片的校准方法，能够在更宽的工作压力范围内满足更高的精度要求。在测试校准阶段，本发明通过测试5个压力点的转换电压值，然后根据这些压力点，将压力传感器芯片的X-P曲线分成4段线性区域。在芯片工作时，根据转换电压X值处于4个线性区域的哪一个区域，选择与之相对应的线性函数来计算压力值P。通过这种方法使转换电压信号X与压力P之间的关系在每一分段区域都更接近线性关系，从而使此方法校准后的压力传感器能够工作于更宽的量程，并且具有更高的精度。

测试时测出5个压力点，5个点分为4段，每一段有一个对应的系数代表这一段区间的斜率（S1，S2，S3，S4），和4段曲线于X轴的截距（A1，A2，A3，A4），3个将压力区间分成4段的压力点读数（X1，X2，X3），这些信息都必须保存至芯片的ROM中。

通过5个点将整个压力范围分为4个区域，2段封闭的区间和2段开放的区间（如图2所示）。即用4段直线来拟合压力曲线。压力传感器芯片的系统结构如图 1所示。压力传感器前端将压力转化为转换电压信号，然后经过ADC采样，得到采样后的数字信号X。数字信号X分别与校准压力点X1寄存器、校准压力点X2寄存器、校准压力点X3寄存器通过比较器进行比较。当数字信号X<X1时，线性段判断逻辑将控制截距选择器选择截距寄存器A1的值输出至后级的线性换算电路，并且控制斜率选择器选择斜率寄存器S1的值输出至后级的线性换算电路。当数字信号X1<X<X2时，线性段判断逻辑将控制截距选择器选择截距寄存器A2的值输出至后级的线性换算电路，并且控制斜率选择器选择斜率寄存器S2的值输出至后级的线性换算电路。当数字信号X2<X<X3时，线性段判断逻辑将控制截距选择器选择截距寄存器A3的值输出至后级的线性换算电路，并且控制斜率选择器选择斜率寄存器S3的值输出至后级的线性换算电路。当数字信号X>X3时，线性段判断逻辑将控制截距选择器选择截距寄存器A4的值输出至后级的线性换算电路，并且控制斜率选择器选择斜率寄存器S4的值输出至后级的线性换算电路。线性换算电路根据送过来的截距值以及斜率值，按照线性计算方法算得校准后的压力值P。通过这种方法使转换电压与压力之间的关系在每一分段区域都更接近线性关系，从而使此方法校准后的压力传感器能够工作于更宽的量程，并且具有更高的精度。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (3)

1.一种高精度压力传感器芯片的校准方法，其特征在于，在测试校准阶段，通过测试5个压力点的转换电压值，然后根据这些压力点，将压力传感器芯片的X-P曲线分成4段线性区域，在芯片工作时，根据转换电压X值处于4个线性区域的哪一个区域，选择与之相对应的线性函数来计算压力值P，使转换电压信号X与压力P之间的关系在每一分段区域都更接近线性关系。

2.根据权利要求1所述的高精度压力传感器芯片的校准方法，其特征在于，测试时测出5个压力点，5个点分为4段，每一段有一个对应的系数代表这一段区间的斜率（S1，S2，S3，S4），和4段曲线于X轴的截距（A1，A2，A3，A4），3个将压力区间分成4段的压力点读数（X1，X2，X3），这些信息都保存至芯片的ROM中。

3.根据权利要求1所述的高精度压力传感器芯片的校准方法，其特征在于，通过5个压力点将整个压力范围分为4个区域，2段封闭的区间和2段开放的区间；压力传感器前端将压力转化为转换电压信号，然后经过ADC采样，得到采样后的数字信号X，数字信号X分别与校准压力点X1寄存器、校准压力点X2寄存器、校准压力点X3寄存器通过比较器进行比较，当数字信号X<X1时，线性段判断逻辑将控制截距选择器选择截距寄存器A1的值输出至后级的线性换算电路，并且控制斜率选择器选择斜率寄存器S1的值输出至后级的线性换算电路，当数字信号X1<X<X2时，线性段判断逻辑将控制截距选择器选择截距寄存器A2的值输出至后级的线性换算电路，并且控制斜率选择器选择斜率寄存器S2的值输出至后级的线性换算电路，当数字信号X2<X<X3时，线性段判断逻辑将控制截距选择器选择截距寄存器A3的值输出至后级的线性换算电路，并且控制斜率选择器选择斜率寄存器S3的值输出至后级的线性换算电路，当数字信号X>X3时，线性段判断逻辑将控制截距选择器选择截距寄存器A4的值输出至后级的线性换算电路，并且控制斜率选择器选择斜率寄存器S4的值输出至后级的线性换算电路，线性换算电路根据送过来的截距值以及斜率值，按照线性计算方法算得校准后的压力值P。