CN114323366A - 一种降低压阻压力传感器非线性误差的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种降低压阻压力传感器非线性误差的方法及装置，方法包括：创建压阻压力传感器的结构模型；为感压膜、横向压阻条及纵向压阻条设置对应的材料属性；根据预设的施压策略向结构模型施加压力，获得结构模型对应的应力云图；基于应力云图调整各压阻条的分布位置，使得各压阻条和分布在应力云图中同一应力梯度内；如此，获得感压膜上的差值应力云图，根据差值应力云图调整各压阻条的分布位置，使得横向压阻条和纵向压阻条分布在应力云图中的同一应力梯度内；使横向压阻条及纵向压阻条之间的应力差异达到最小化，从而降低非线性误差；该方法不需要改变感压膜结构，压阻条掺杂浓度及增加后续电路等，因此不会造成工艺难度的增加及器件成本。

Description

一种降低压阻压力传感器非线性误差的方法及装置

技术领域

本发明属于压力传感器设计技术领域，尤其涉及一种降低压阻压力传感器非线性误差的方法及装置。

背景技术

相较传统的变电感式、变电容式、半导体应变片压力传感器来说，压阻压力传感器具有更高的灵敏度、响应速度，可靠性等优点；又得益于MEMS技术的发展，实现了批量化生产，大大降低了成本，使其在海洋探测、汽车、医疗等现代工业中得到了广泛应用。

压阻压力传感器的非线性误差是其重要性能指标之一，也是其主要的误差来源。目前改善非线性误差的方法一般包括：改变感压膜结构，改变压阻条掺杂浓度及增加后续电路补偿等方法。但是上述方法都会不同程度的增加工艺难度，增加成本，并且在改善非线性的同时还会产生温漂特性恶化等负面影响。

因此寻找一种能够在工艺、传感器感压膜结构不变、不牺牲其他参数的方法的基础上实现对压阻压力传感器非线性误差的优化是有必要的。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供了一种降低压阻压力传感器非线性误差的方法及装置，用于解决现有技术中在降低压阻压力传感器的非线性误差时，导致工艺难度及器件成本增加的技术问题。

本发明提供一种降低压阻压力传感器非线性误差的方法，所述方法包括：

创建压阻压力传感器的结构模型；所述结构模型中包括：感压膜、横向压阻条和纵向压阻条，所述横向压阻条和所述纵向压阻条设置在所述感压膜的对应位置，各所述压阻条之间具有电学连接；

为所述感压膜、所述横向压阻条及所述纵向压阻条设置对应的材料属性；

当所述结构模型的底部设置固定支撑时，根据预设的施压策略向所述结构模型施加压力，获得所述结构模型对应的应力云图；所述应力云图为所述感压膜在X方向受到的应力与在Y方向受到的应力的差值应力云图；

基于所述应力云图调整各所述压阻条的分布位置，使得所述横向压阻条和所述纵向压阻条分布在所述应力云图中的同一应力梯度内。

可选的，所述当所述结构模型的底部设置固定支撑时，根据预设的施压策略向所述结构模型施加压力，获得所述结构模型对应的应力云图之前，还包括：

基于预设的划分策略将所述结构模型划分为多个微单元；

将各所述微单元进行标准参数化设置。

可选的，根据预设的施压策略向所述结构模型施加压力，获得所述结构模型对应的应力云图，包括：

基于加压间隔从初始压力值逐次地向所述结构模型施加压力，直至施加至预设的最大压力值；所述初始压力值为1Mpa，所述最大压力值为120Mpa；

获得各所述微单元对应的应力数据，基于各所述应力数据生成所述结构模型对应的应力云图。

可选的，所述基于所述应力云图调整各所述压阻条的分布位置，包括：

判断所述纵向压阻条及所述横向压阻条在所述应力云图中是否存在应力跨度；

若确定所述纵向压阻条和/或所述横向压阻条在所述应力云图中存在应力跨度，则调整所述纵向压阻条和/或所述横向压阻条的位置分布模式。

本发明还提供一种降低压阻压力传感器非线性误差的装置，所述装置包括：

创建单元，用于创建压阻压力传感器的结构模型；所述结构模型中包括：感压膜、横向压阻条和纵向压阻条，所述横向压阻条和所述纵向压阻条设置在所述感压膜的对应位置，各所述压阻条之间具有电学连接；

设置单元，用于为所述感压膜、所述横向压阻条及所述纵向压阻条设置对应的材料属性；

获取单元，用于当所述结构模型的底部设置固定支撑后，根据预设的施压策略向所述结构模型施加压力，获得所述结构模型对应的应力云图；所述应力云图为所述感压膜在X方向受到的应力与在Y方向受到的应力的差值应力云图；

调整单元，用于基于所述应力云图调整各所述压阻条的分布位置，使得所述横向压阻条和所述纵向压阻条分布在所述应力云图中的同一应力梯度内。

可选的，所述装置还包括：划分单元，用于：

当所述结构模型的底部设置固定支撑时，根据预设的施压策略向所述结构模型施加压力，获得所述结构模型对应的应力云图之前，基于预设的划分策略将所述结构模型划分为多个微单元；

将各所述微单元进行标准参数化设置。

可选的，所述获取单元具体用于：

基于加压间隔从初始压力值逐次地向所述结构模型施加压力，直至施加至预设的最大压力值；所述初始压力值为1Mpa，所述最大压力值为120Mpa；

获得各所述微单元对应的应力数据，基于各所述应力数据生成所述结构模型对应的应力云图。

可选的，所述调整单元具体用于：

判断所述纵向压阻条及所述横向压阻条在所述应力云图中是否存在应力跨度；

若确定所述纵向压阻条和/或所述横向压阻条在所述应力云图中存在应力跨度，则调整所述纵向压阻条和/或所述横向压阻条的位置分布模式。

本发明提供了一种降低压阻压力传感器非线性误差的方法及装置，方法包括：创建压阻压力传感器的结构模型；所述结构模型中包括：感压膜、横向压阻条和纵向压阻条，所述横向压阻条和所述纵向压阻条设置在所述感压膜的对应位置，各所述压阻条之间具有电学连接；为所述感压膜、所述横向压阻条及所述纵向压阻条设置对应的材料属性；当所述结构模型的底部设置固定支撑时，根据预设的施压策略向所述结构模型施加压力，获得所述结构模型对应的应力云图；所述应力云图为所述感压膜在X方向受到的应力与在Y方向受到的应力的差值应力云图；基于所述应力云图调整各所述压阻条的分布位置，使得所述横向压阻条和所述纵向压阻条分布在所述应力云图中的同一应力梯度内；如此，获得感压膜上的差值应力云图，根据差值应力云图调整各压阻条的分布位置，使得横向压阻条和纵向压阻条分布在应力云图中的同一应力梯度内，这样即可以实现横向压阻条及纵向压阻条之间的应力差异达到最小化，从而可以降低非线性误差，实现对非线性误差的优化；并且本发明提供的方法并不需要改变感压膜结构，改变压阻条掺杂浓度及增加后续电路等，因此不会造成工艺难度的增加，也不会增加器件成本。

附图说明

图1为本发明实施例提供的降低压阻压力传感器非线性误差的方法流程示意图；

图2为本发明实施例创建的压阻压力传感器的结构模型示意图；

图3为本发明实施例提供的感压膜上的差值应力云图；

图4为本发明实施例提供的应力云图的局部被放大后时的示意图；

图5为本发明实施例提供的压阻压力传感器的电学模型示意图；

图6为本发明实施例提供的

随着压力增加时的变化示意图；

图7为本发明实施例提供的压阻条位置经调整后的感压膜的应力云图；

图8为本发明实施例提供的降低压阻压力传感器非线性误差的装置结构示意图。

具体实施方式

为了解决现有技术中在降低压阻压力传感器的非线性误差时，导致工艺难度及器件成本增加的技术问题，本发明提供了一种降低压阻压力传感器非线性误差的方法及装置。

下面通过附图及具体实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明。

实施例一

本实施例提供一种降低压阻压力传感器非线性误差的方法，如图1所示，方法包括：

S110，创建压阻压力传感器的结构模型；所述结构模型中包括：感压膜、横向压阻条和纵向压阻条，所述横向压阻条和所述纵向压阻条设置在所述感压膜的对应位置，各所述压阻条之间具有电学连接；

首先需要根据压阻压力传感器的实际结构创建压阻压力传感器的结构模型，结构模型包括感压膜、横向压阻条和纵向压阻条，所述横向压阻条和所述纵向压阻条设置在所述感压膜的对应位置，各所述压阻条之间具有电学连接。

这里，为了简化结构模型，在实现各压阻条之间的电学连接时，是利用虚拟耦合实现的。其中，结构模型可如图2所示。

S111，为所述感压膜、所述横向压阻条及所述纵向压阻条设置对应的材料属性；

因在压阻压力传感器的实际结构中，感压膜、横向压阻条及纵向压阻条都有各自的材料属性。因此创建结构模型后，还需要为感压膜、横向压阻条、纵向压阻条及其他元器件设置对应的材料属性。

材料属性设置完毕之后，为了提高后续应力数据的精度，还包括：

基于预设的划分策略将结构模型划分为多个微单元，微单元的数据可根据实际情况确定，一般是几千～几万个不等；

并在感压膜施加预设的载荷(一般是1～120Mpa)，将各微单元进行标准参数化设置。

将各微单元进行标准参数化(压力参数化)设置后，当对结构模型施加压力时，即可获得各微单元对应的应力数据。

这里，各压阻条建立电学连接后，可以给结构模型的输入端分别加载5V电压及0V电压，将各压阻条设置为压阻体模式，根据工艺参数设置压阻系数及电阻率，后续可以获取两个输出端口的电压，将两输出电压差值作为最终的输出电压。

S112，当所述结构模型的底部设置固定支撑时，根据预设的施压策略向所述结构模型施加压力，获得所述结构模型对应的应力云图；所述应力云图为所述感压膜在X方向受到的应力与在Y方向受到的应力的差值应力云图；

当结构模型的底部设置好固定支撑时，根据预设的施压策略向结构模型施加压力，获得结构模型的感应膜对应的应力云图。

作为一种可选的实施例，根据预设的施压策略向结构模型施加压力，获得所述结构模型对应的应力云图，包括：

基于加压间隔从初始压力值逐次地向所述结构模型施加压力，直至施加至预设的最大压力值；初始压力值为1Mpa，最大压力值为120Mpa；加压间隔为20Mpa。

获得各微单元对应的应力数据，基于各应力数据生成结构模型对应的应力云图。

这里，当向感应膜施加压力时，各微单元均可以受到同样的压力，因此可以根据各应力数据生成结构模型的感应膜对应的应力云图。其为了可以根据应力云图直观地判断出横向压阻条和纵向压阻条的分布位置是否合适，本实施例的应力云图为感压膜在X方向受到的应力与在Y方向受到的应力的差值应力云图。

其中，当施加压力为1Mpa时，感应膜在X方向受到的应力如图2所示；感压膜上的差值应力云图如图3所示。

S113，基于所述应力云图调整各所述压阻条的分布位置，使得所述横向压阻条和所述纵向压阻条分布在所述应力云图中的同一应力梯度内。

因压阻压力传感器的压阻条在布置时多为对称结构，横向压阻条和纵向压阻条的条排列布置也都相同。对图3的局部区域进行放大得到图4，由图4可以看出，即使在应力集中区，也存在一定的应力梯度(图4中每个圆圈代表一个应力梯度)，最终使得分布在横向压阻条和纵向压阻条上的应力存在一定的差异。

本发明经研究发现此差异是造成压力传感器非线性误差的部分原因，因此当获取到应力云图时，可以基于所述应力云图调整各压阻条的分布位置，使得各压阻条分布在应力云图应力集中的区域内，这样可以最大可能地减小横向压阻条和纵向压阻条存在的应力差异，进而减小压力传感器的非线性误差。

为了进一步证明当减小横向和纵向压阻条受到的应力差异时，即可优化压力传感器的非线性误差，以下进行推导说明：

这里，压阻压力传感器的电学模型可如图5所示，电学模型实质上是一个惠斯通电桥，包括有四组电阻，四组电阻的阻值分别为R1、R2、R3和R4，对应于应力云图，每组电阻包括3个压阻条，R1和R3为纵向压阻条，R2和R4为横向压阻条。

当向感应膜施加一定的压力后，根据平面应力场理论

可知，横向压阻条和纵向压阻条受到的应力大小接近，符号相反。其中，Δρ为感压膜受压力后对应压阻条的电阻率变化量，ρ为感压膜受压前的电阻率；π₁为沿对应压阻条的纵向压阻系数，π₂为沿对应压阻条的横向压阻系数，π₄₄为剪切压阻系数；σ_x为感压膜受压后对应压阻条在X方向受到的应力，σ_y为对应压阻条在Y方向受到的应力。举例来说，比如感压膜受力后，R1在X方向受到的应力为σ_x1，R1在Y方向受到的应力为σ_y1，R2在X方向受到的应力为σ_x2，R2在Y方向受到的应力为σ_y2，R3和R4以此类推。

R1和R3的受力大小的确定方式相同，以R1为例进行说明：

σ_x1-σ_y1＝σ₁＞0 (1)

其中，σ_x1为R1在X方向受到的应力，σ_y1为R1在Y方向受到的应力，ΔR₁为R1受力后的阻值变化量，π₄₄为剪切压阻系数，σ₁为R1在X方向受到的应力与在Y方向受到的应力之间的应力差值。

R2和R4的受力大小的确定方式相同，以R2为例进行说明：

假设：

|σ_x2-σ_y2|＝σ₂ (4)

则：

其中，σ_x2为R2在X方向受到的应力，σ_y2为R2在Y方向受到的应力，ΔR₂为R2受力后的阻值变化量，π₄₄为剪切压阻系数，

为R2在X方向受到的应力与在Y方向受到的应力之间的应力差值，σ₂和

是同一个概念。

那么，电桥输出可以为：

其中，V_out为压力传感器的输出电压，V_in为压力传感器的出入电压。

由于应力梯度与压阻条的排列布置有关存在对称性，当压阻条排列相同，布置相同时，则：R₁＝R₃＝R₂＝R₄；ΔR₁＝ΔR₃，ΔR₂＝ΔR₄；其中，ΔR₁为R1受力后的阻值变化量，ΔR₂为R2受力后的阻值变化量，ΔR₃为R3受力后的阻值变化量，ΔR₄为R4受力后的阻值变化量。

此时公式(7)可以简化为公式(8)：

基于公式(8)，再结合平面应力场理论可以得出：

在公式(9)中，

为线性项，

为非线性项；若横向压阻条和纵向压阻条所受的应力大小相同，则σ₁＝σ₂，即非线性项为0，则电桥输出随压力变化可视为线性。

但是实际上横向压阻条和纵向压阻条受到的应力并不相同，可参考图6，随着压力的增加，

随外加压力的增加而增加，压力传感器的非线性也随之增加。

基于此可以得知，当横向压阻条和纵向压阻条所受的应力差异越小，则压阻压力传感器的非线性就越小。

作为一种可选的实施例，基于应力云图调整各所述压阻条的分布位置，包括：

判断纵向压阻条及横向压阻条在所述应力云图中是否存在应力跨度；

若确定纵向压阻条和/或横向压阻条在应力云图中存在应力跨度，则调整纵向压阻条和/或横向压阻条的位置分布模式。

具体的，继续参考图4，图4中的矩形条为压阻条，可以看出图4中纵向压阻条41的应力跨度较大(压阻条跨了两个应力区域)，横向压阻条42的应力跨度较小，因此可基于应力云图将纵向压阻条的位置分布调整为平行分布

或者阶梯分布

以减小应力跨度。其中，调整后的感压膜的应力云图如图7所示。

调整后的压阻条所在应力云图范围内的应力差值仅0.02MPa左右，经过AnsysWorkbench软件Piezo And MEMS模块分析计算，没有后续补偿电路时，在1～120Mpa的外界压力作用下的输出非线性仅为0.0020220％，相较于优化前降低了3.5倍。

进一步地，还可以根据输出电压来检测压阻压力传感器的性能。

基于同样的发明构思，本发明还提供一种降低压阻压力传感器非线性误差的装置，详见实施例二。

实施例二

本实施例提供一种降低压阻压力传感器非线性误差的装置，如图8所示，装置包括：创建单元71、设置单元72、获取单元73及调整单元74；其中，

创建单元71，用于创建压阻压力传感器的结构模型；所述结构模型中包括：感压膜、横向压阻条和纵向压阻条，所述横向压阻条和所述纵向压阻条设置在所述感压膜的对应位置，各所述压阻条之间具有电学连接；

设置单元72，用于为所述感压膜、所述横向压阻条及所述纵向压阻条设置对应的材料属性；

获取单元73，用于当所述结构模型的底部设置固定支撑后，根据预设的施压策略向所述结构模型施加压力，获得所述结构模型对应的应力云图；所述应力云图为所述感压膜在X方向受到的应力与在Y方向受到的应力的差值应力云图；

调整单元74，用于基于所述应力云图调整各所述压阻条的分布位置，使得所述横向压阻条和所述纵向压阻条分布在所述应力云图中的同一应力梯度内。

创建单元71首先需要根据压阻压力传感器的实际结构创建压阻压力传感器的结构模型，结构模型包括感压膜、横向压阻条和纵向压阻条，所述横向压阻条和所述纵向压阻条设置在所述感压膜的对应位置，各所述压阻条之间具有电学连接。

这里，为了简化结构模型，在实现各压阻条之间的电学连接时，是利用虚拟耦合实现的。其中，结构模型可如图2所示。

因在压阻压力传感器的实际结构中，感压膜、横向压阻条及纵向压阻条都有各自的材料属性。因此创建结构模型后，设置单元71还需要为感压膜、横向压阻条、纵向压阻条及其他元器件设置对应的材料属性。

材料属性设置完毕之后，为了提高后续应力数据的精度，装置还包括划分单元75，用于：

基于预设的划分策略将结构模型划分为多个微单元，微单元的数据可根据实际情况确定，一般是几千～几万个不等；

并在感压膜施加预设的载荷(一般是1～10Mpa)，将各微单元进行标准参数化设置。

将各微单元进行标准参数化(压力参数化)设置后，当对结构模型施加压力时，即可获得各微单元对应的应力数据。

这里，各压阻条建立电学连接后，可以给结构模型的输入端分别加载5V电压及0V电压，将各压阻条设置为压阻体模式，根据工艺参数设置压阻系数及电阻率，后续可以获取两个输出端口的电压，将两输出电压差值作为最终的输出电压。

当结构模型的底部设置好固定支撑时，获取单元73用于根据预设的施压策略向结构模型施加压力，获得结构模型的感应膜对应的应力云图。

作为一种可选的实施例，获取单元73根据预设的施压策略向结构模型施加压力，获得所述结构模型对应的应力云图，包括：

基于加压间隔从初始压力值逐次地向所述结构模型施加压力，直至施加至预设的最大压力值；初始压力值为1Mpa，最大压力值为120Mpa；加压间隔为20Mpa。

获得各微单元对应的应力数据，基于各应力数据生成结构模型对应的应力云图。

这里，当向感应膜施加压力时，各微单元均可以受到同样的压力，因此可以根据各应力数据生成结构模型的感应膜对应的应力云图。其为了可以根据应力云图直观地判断出横向压阻条和纵向压阻条的分布位置是否合适，本实施例的应力云图为感压膜在X方向受到的应力与在Y方向受到的应力的差值应力云图。

其中，当施加压力为1Mpa时，感应膜在X方向受到的应力如图2所示；感压膜上的差值应力云图如图3所示。

因压阻压力传感器的压阻条在布置时多为对称结构，横向压阻条和纵向压阻条的条排列布置也都相同。对图3的局部区域进行放大得到图4，由图4可以看出，即使在应力集中区，也存在一定的应力梯度(图4中每个圆圈代表一个应力梯度)，最终使得分布在横向压阻条和纵向压阻条上的应力存在一定的差异。

本发明经研究发现此差异是造成压力传感器非线性误差的部分原因，因此当获取到应力云图时，调整单元74可以基于所述应力云图调整各压阻条的分布位置，使得各压阻条分布在应力云图应力集中的区域内，这样可以最大可能地减小横向压阻条和纵向压阻条存在的应力差异，进而减小压力传感器的非线性误差。

为了进一步证明当减小横向和纵向压阻条受到的应力差异时，即可优化压力传感器的非线性误差，以下进行推导说明：

这里，压阻压力传感器的电学模型可如图5所示，电学模型实质上是一个惠斯通电桥，包括有四组电阻，四组电阻的阻值分别为R1、R2、R3和R4，对应于应力云图，每组电阻包括3个压阻条，R1和R3为纵向压阻条，R2和R4为横向压阻条。

当向感应膜施加一定的压力后，根据平面应力场理论

可知，横向压阻条和纵向压阻条受到的应力大小接近，符号相反。其中，Δρ为感压膜受压力后对应压阻条的电阻率变化量，ρ为感压膜受压前的电阻率；π₁为沿对应压阻条的纵向压阻系数，π₂为沿对应压阻条的横向压阻系数，π₄₄为剪切压阻系数；σ_x为感压膜受压后对应压阻条在X方向受到的应力，σ_y为对应压阻条在Y方向受到的应力。举例来说，比如感压膜受力后，R1在X方向受到的应力为σ_x1，R1在Y方向受到的应力为σ_y1，R2在X方向受到的应力为σ_x2，R2在Y方向受到的应力为σ_y2，R3和R4以此类推。

R1和R3的受力大小的确定方式相同，以R1为例进行说明：

σ_x1-σ_y1＝σ₁＞0 (1)

其中，σ_x1为R1在X方向受到的应力，σ_y1为R1在Y方向受到的应力，ΔR₁为R1受力后的阻值变化量，π₄₄为剪切压阻系数，σ₁为R1在X方向受到的应力与在Y方向受到的应力之间的应力差值。

R2和R4的受力大小的确定方式相同，以R2为例进行说明：

假设：

|σ_x2-σ_y2|＝σ₂ (4)

则：

其中，σ_x2为R2在X方向受到的应力，σ_y2为R2在Y方向受到的应力，ΔR₂为R2受力后的阻值变化量，π₄₄为剪切压阻系数，

为R2在X方向受到的应力与在Y方向受到的应力之间的应力差值，σ₂和

是同一个概念。

那么，电桥输出可以为：

其中，V_out为压力传感器的输出电压，V_in为压力传感器的输入电压。

由于应力梯度与压阻条的排列布置有关存在对称性，当压阻条排列相同，布置相同时，则：R₁＝R₃＝R₂＝R₄；ΔR₁＝ΔR₃，ΔR₂＝ΔR₄；其中，ΔR₁为R1受力后的阻值变化量，ΔR₂为R2受力后的阻值变化量，ΔR₃为R3受力后的阻值变化量，ΔR₄为R4受力后的阻值变化量。

此时公式(7)可以简化为公式(8)：

基于公式(8)，再结合平面应力场理论可以得出：

在公式(9)中，

为线性项，

为非线性项；若横向压阻条和纵向压阻条所受的应力大小相同，则σ₁＝σ₂，即非线性项为0，则电桥输出随压力变化可视为线性。

但是实际上横向压阻条和纵向压阻条受到的应力并不相同，可参考图6，随着压力的增加，

随外加压力的增加而增加，压力传感器的非线性也随之增加。

基于此可以得知，当横向压阻条和纵向压阻条所受的应力差异越小，则压阻压力传感器的非线性就越小。

作为一种可选的实施例，调整单元74基于应力云图调整各所述压阻条的分布位置，包括：

判断纵向压阻条及横向压阻条在所述应力云图中是否存在应力跨度；

若确定纵向压阻条和/或横向压阻条在应力云图中存在应力跨度，则调整纵向压阻条和/或横向压阻条的位置分布模式。

具体的，继续参考图4，图4中的矩形条为压阻条，可以看出图4中纵向压阻条41的应力跨度较大(压阻条跨了两个应力区域)，横向压阻条42的应力跨度较小，因此可基于应力云图将纵向压阻条的位置分布调整为平行分布

或者阶梯分布

以减小应力跨度。其中，调整后的感压膜的应力云图如图7所示。

调整后的压阻条所在应力云图范围内的应力差值仅0.02MPa左右，经过AnsysWorkbench软件Piezo And MEMS模块分析计算，没有后续补偿电路时，在1～120Mpa的外界压力作用下的输出非线性仅为0.0020220％，相较于优化前降低了3.5倍。

本发明实施例提供的一种降低压阻压力传感器非线性误差的方法及装置能带来的有益效果至少是：

本发明提供了一种降低压阻压力传感器非线性误差的方法及装置，方法包括：创建压阻压力传感器的结构模型；所述结构模型中包括：感压膜、横向压阻条和纵向压阻条，所述横向压阻条和所述纵向压阻条设置在所述感压膜的对应位置，各所述压阻条之间具有电学连接；为所述感压膜、所述横向压阻条及所述纵向压阻条设置对应的材料属性；当所述结构模型的底部设置固定支撑时，根据预设的施压策略向所述结构模型施加压力，获得所述结构模型对应的应力云图；所述应力云图为所述感压膜在X方向受到的应力与在Y方向受到的应力的差值应力云图；基于所述应力云图调整各所述压阻条的分布位置，使得所述横向压阻条和所述纵向压阻条分布在所述应力云图中的同一应力梯度内；如此，获得感压膜上的差值应力云图，根据差值应力云图调整各压阻条的分布位置，使得各压阻条分布在应力云图应力集中的区域内；这样可以实现横向压阻条及纵向压阻条之间的应力差异达到最小化，从而可以降低非线性误差；并且本发明提供的方法并不需要改变感压膜结构，改变压阻条掺杂浓度及增加后续电路等，因此不会造成工艺难度的增加，也不会增加器件成本。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种降低压阻压力传感器非线性误差的方法，其特征在于，所述方法包括：

创建压阻压力传感器的结构模型；所述结构模型中包括：感压膜、横向压阻条和纵向压阻条，所述横向压阻条和所述纵向压阻条设置在所述感压膜的对应位置，各所述压阻条之间具有电学连接；

为所述感压膜、所述横向压阻条及所述纵向压阻条设置对应的材料属性；

当所述结构模型的底部设置固定支撑时，根据预设的施压策略向所述结构模型施加压力，获得所述结构模型对应的应力云图；所述应力云图为所述感压膜在X方向受到的应力与在Y方向受到的应力的差值应力云图；

基于所述应力云图调整各压阻条的分布位置，使得所述横向压阻条和所述纵向压阻条分布在所述应力云图中的同一应力梯度内。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当所述结构模型的底部设置固定支撑时，根据预设的施压策略向所述结构模型施加压力，获得所述结构模型对应的应力云图之前，还包括：

基于预设的划分策略将所述结构模型划分为多个微单元；

将各所述微单元进行标准参数化设置。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据预设的施压策略向所述结构模型施加压力，获得所述结构模型对应的应力云图，包括：

基于加压间隔从初始压力值逐次地向所述结构模型施加压力，直至施加至预设的最大压力值；所述初始压力值为1Mpa，所述最大压力值为120Mpa；

获得各所述微单元对应的应力数据，基于各所述应力数据生成所述结构模型对应的应力云图。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述应力云图调整各所述压阻条的分布位置，包括：

判断所述纵向压阻条及所述横向压阻条在所述应力云图中是否存在应力跨度；

若确定所述纵向压阻条和/或所述横向压阻条在所述应力云图中存在应力跨度，则调整所述纵向压阻条和/或所述横向压阻条的位置分布模式。

5.一种降低压阻压力传感器非线性误差的装置，其特征在于，所述装置包括：

创建单元，用于创建压阻压力传感器的结构模型；所述结构模型中包括：感压膜、横向压阻条和纵向压阻条，所述横向压阻条和所述纵向压阻条设置在所述感压膜的对应位置，各所述压阻条之间具有电学连接；

设置单元，用于为所述感压膜、所述横向压阻条及所述纵向压阻条设置对应的材料属性；

获取单元，用于当所述结构模型的底部设置固定支撑后，根据预设的施压策略向所述结构模型施加压力，获得所述结构模型对应的应力云图；所述应力云图为所述感压膜在X方向受到的应力与在Y方向受到的应力的差值应力云图；

调整单元，用于基于所述应力云图调整各压阻条的分布位置，使得所述横向压阻条和所述纵向压阻条分布在所述应力云图应力的同一应力梯度内。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：划分单元，用于：

当所述结构模型的底部设置固定支撑时，根据预设的施压策略向所述结构模型施加压力，获得所述结构模型对应的应力云图之前，基于预设的划分策略将所述结构模型划分为多个微单元；

将各所述微单元进行标准参数化设置。

7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述获取单元具体用于：

基于加压间隔从初始压力值逐次地向所述结构模型施加压力，直至施加至预设的最大压力值；所述初始压力值为1Mpa，所述最大压力值为120Mpa；

获得各所述微单元对应的应力数据，基于各所述应力数据生成所述结构模型对应的应力云图。

8.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述调整单元具体用于：

判断所述纵向压阻条及所述横向压阻条在所述应力云图中是否存在应力跨度；

若确定所述纵向压阻条和/或所述横向压阻条在所述应力云图中存在应力跨度，则调整所述纵向压阻条和/或所述横向压阻条的位置分布模式。

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