CN209387172U - 一种压力传感器温度补偿系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种压力传感器温度补偿系统，测温芯片和测压芯片置于压力敏感器件内部，并且测温芯片距测压芯片距离很近；信号调理电路包括微处理器、存储器、数模转换芯片和可编程增益放大器。本实用新型在压力敏感芯体内置入测温芯片，精确测量压力芯片的温度，然后通过该温度查询到具体的补偿值，调整零位输出及灵敏度，实现多点的精确温度补偿。可以提高压力传感器的测量精度，以满足高精度应用场合的使用需求，最后，利用零位补偿及灵敏度补偿，能够解决压力敏感器件个体间的差异带来的影响，使得传感器产品具有良好的可互换性。
Description
技术领域
本实用新型属于压力传感器领域，具体涉及压力传感器温度补偿装置。
背景技术
大多数压力传感器采用的是硅压阻原理，由于硅压阻材料的特性，这种类型的传感器测量结果不可避免会受到温度的影响而带来测量误差。
通常的温度补偿方法有两种：第一种是模拟补偿法，采用温度性能匹配的金属材料制作成的金属丝，串联或并联到测量电路中，用于抵消温度带来的影响，这种方法在使用时，只能对温度性能进行修正，无法做到精确补偿；第二种方式是数字补偿法，在传感器信号处理电路上通过专用补偿芯片，例如MAX1452芯片进行温度补偿，这种方式的缺陷是测压芯片和测温芯片距离较远，在环境温度快速变化时，测温芯片与测压芯片存在一定的温度差，因此，同样无法做到精确补偿。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种压力传感器温度补偿系统，用于提高压力传感器在温度变化的环境中的测试精度，以解决军工领域压力传感器工作环境温度变化剧烈，导致测量结果准确度不佳的问题。
本实用新型的技术方案是：一种压力传感器温度补偿系统，包括压力敏感器件和信号调理电路两部分，其特征在于：测温芯片和测压芯片置于压力敏感器件内部，并且测温芯片距测压芯片距离在8mm以内；信号调理电路包括微处理器、存储器、数模转换芯片和可编程增益放大器；测温芯片输出端接微处理器，测压芯片输出端接可编程增益放大器，微处理器与存储器通过SPI总线通信，微处理器控制数模转换芯片完成模数转换并输出模拟信号，数模转换芯片输出端接可编程增益放大器，微处理器控制可编程增益放大器的放大倍数。
优选地,微处理器采用工业级单片机或其他微处理器。
优选地,所述测压芯片为硅压阻形式，测温芯片采用热敏电阻或者热电偶。
优选地,所述存储器内部存储与温度对应的两组数据，其中一组数据用于配置数模转换芯片，另外一组数据用于配置可编程增益放大器，能够同时实现零位温度系数和灵敏度温度系数的补偿。
该补偿系统有两种工作模式，其一是高性能模式，微处理器实时采集温度信号并配置数模转换芯片和可编程增益放大器；其二低功耗模式，微处理器周期性采集温度信号并配置数模转换芯片和可编程增益放大器，其余时间微处理器处于休眠模式以降低功耗。
本实用新型的优点和积极效果是：
首先在压力敏感芯体内置入测温芯片，由于测温点距离测压芯片距离较近，这是实现精确温度补偿的前提，精确测量压力芯片的温度，然后通过该温度查询到具体的补偿值，调整零位输出及灵敏度，实现多点的精确温度补偿。可以提高压力传感器的测量精度，以满足高精度应用场合的使用需求。
其次，该信号调理电路具有放大、校准和温度补偿的功能，通过改变FLASH存储器内查找表，即可实现多点的温度补偿。最后，利用零位补偿及灵敏度补偿，能够解决压力敏感器件个体间的差异带来的影响，使得传感器产品具有良好的可互换性。
附图说明
图1是本实用新型的结构框图。
具体实施方式
以下将结合附图对本实用新型作进一步说明，需要强调的是，本实用新型所述的实施例是是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是有本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其它实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，一种压力传感器温度补偿系统，包括测压芯片、测温芯片、微处理器、存储器、数模转换芯片、可编程增益放大器。结构上，测温芯片输出端接微处理器，测温芯片输出端接可编程增益放大器，微处理器与存储器通过SPI总线通信，微处理器控制数模转换芯片完成模数转换并输出模拟信号，数模转换芯片输出端接可编程增益放大器，微处理器控制可编程增益放大器的放大倍数。
在压力敏感器件内部置入测温芯片，并且距离测压芯片较近的位置，距离在8mm以内，以减小温度测量误差。压力敏感器件在输出压力信号的同时，能够输出温度信号，因此该温度信号能够反映测压芯片的真实温度。然后由信号调理电路根据采集到的温度对压力信号进行精确补偿。
具体的补偿方法如下：
压力信号1直接作为可编程增益放大器的输入信号，温度信号2 输入到微处理器，通过微处理器内部的模数转换器将温度信号首先转换为数字信号3，微处理器根据温度信号确定补偿量的储存位置，确定储存位置后从FLASH存储器相应位置读取具体的补偿量(补偿量包括两个：零位补偿量及灵敏度补偿量)，将零位补偿量4通过数模转换芯片转换得到真实的零位补偿信号5，灵敏度补偿量6用于调整可编程增益放大器的放大倍数，最终由可编程增益放大器输出零位及灵敏度均经过补偿后的压力信号7，这样就实现了硅压阻压力传感器的精确温度补偿。
存储器内部存储与温度对应的两个双字节数组，可以有两种方式实现温度补偿：第一种是可以存储6～10个特征温度点的补偿数据，其他温度点的补偿数据通过线性差值或者样条插值得到；第二种是存储全部温度点的补偿数据，这样能够提高补偿的精确度，但也增加了生产过程中的工作量，需要根据实际情况测量并写入60～200个温度点的补偿数据。
该系统有两种工作模式，其一是高性能模式，实时采集温度信号并配置数模转换芯片和可编程增益放大器；其二低功耗模式，周期性采集温度信号并配置数模转换芯片和可编程增益放大器，其余时间微处理器处于休眠模式以降低功耗。
本实用新型的具体实施中，测温芯片采用K型热电偶传感器，输出信号为电压信号，测温范围为-50℃～1000℃。
本实用新型的具体实施中，微处理器采用的是单片机C8051F530。
本实用新型的具体实施中，微处理器与数模转换芯片的通信总线为SPI总线，微处理器为主端，数模转换芯片为从端。
本实用新型的具体实施中，FLASH存储器采用的是FL064AIF。
本实用新型的具体实施中，可编程增益放大器采用的是CD4573。
本实用新型的具体实施中，数模转换芯片采用的是MCP4911。
Claims (2)
1.一种压力传感器温度补偿系统，包括压力敏感器件和信号调理电路两部分，其特征在于：测温芯片和测压芯片置于压力敏感器件内部，并且测温芯片距测压芯片距离在8mm以内；信号调理电路包括微处理器、存储器、数模转换芯片和可编程增益放大器；测温芯片输出端接微处理器，测压芯片输出端接可编程增益放大器，微处理器与存储器通过SPI总线通信，微处理器控制数模转换芯片完成模数转换并输出模拟信号，数模转换芯片输出端接可编程增益放大器，微处理器控制可编程增益放大器的放大倍数。
2.根据权利要求1所述的一种压力传感器温度补偿系统，其特征在于：测压芯片为硅压阻形式，测温芯片采用热敏电阻或者热电偶。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201822061773.7U CN209387172U (zh) | 2018-12-07 | 2018-12-07 | 一种压力传感器温度补偿系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201822061773.7U CN209387172U (zh) | 2018-12-07 | 2018-12-07 | 一种压力传感器温度补偿系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN209387172U true CN209387172U (zh) | 2019-09-13 |
Family
ID=67871411
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201822061773.7U Active CN209387172U (zh) | 2018-12-07 | 2018-12-07 | 一种压力传感器温度补偿系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN209387172U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114184234A (zh) * | 2021-12-14 | 2022-03-15 | 苏州长风航空电子有限公司 | 一种温压组合式传感器 |
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2018
- 2018-12-07 CN CN201822061773.7U patent/CN209387172U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN114184234A (zh) * | 2021-12-14 | 2022-03-15 | 苏州长风航空电子有限公司 | 一种温压组合式传感器 |
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