【摘 要】
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随着工业生产测控系统的不断发展,生产生活中越来越多的信息采集需求不断增加,传感器早已成为现代化工农业生产生活中必不可少的元器件之一。其中,压力传感器得到了非常广泛的应用。压阻式传感器在材料发生形变时其电阻率会发生变化。许多材料具有压阻效应,但只有那些具有高灵敏度的材料才适合用于传感器,如半导体材料和一些弹性材料。最受欢迎的压阻半导体是硅。基于扩散硅压阻式技术的智能压力传感器稳定性好、灵敏度高、过压
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随着工业生产测控系统的不断发展,生产生活中越来越多的信息采集需求不断增加,传感器早已成为现代化工农业生产生活中必不可少的元器件之一。其中,压力传感器得到了非常广泛的应用。压阻式传感器在材料发生形变时其电阻率会发生变化。许多材料具有压阻效应,但只有那些具有高灵敏度的材料才适合用于传感器,如半导体材料和一些弹性材料。最受欢迎的压阻半导体是硅。基于扩散硅压阻式技术的智能压力传感器稳定性好、灵敏度高、过压能力强、迟滞小,正受到越来越多人的青睐。硅压阻式压力传感器本身存在着一些问题,其主要问题是温度对硅压力传感器芯片的影响,产生温度漂移和灵敏度漂移等现象,极大地影响着传感器的精度和可靠性。产生漂移的原因有许多,但其根本原因在于:由四个电阻条组成的惠斯通电桥中,其电阻条的表面掺杂浓度和扩散电阻条的宽度在工艺制作时很难或根本不能保持完全一致,进而导致四个电阻的阻值并不能完全保持一致,最终导致温度系数不相等,产生了零点漂移的现象。温度漂移现象主要表现为当输入压力为零时,电桥的实际输出并不为零,输出随温度的变化而不断发生变化产生温度漂移,继而影响电桥的输出稳定性和精确度。半导体的温度特性导致压阻系数随温度变化,从而使压力灵敏也随温度发生漂移。此外,后道工序中存在的一些品控问题也是对传感器造成影响的重要原因之一,如芯片与玻璃的容腔设计、粘接的牢固程度、静电封装的规格、硅油的选取与使用等等。综上因素,对封装后的压力传感器进行补偿对于提高传感器的稳定性和可靠性显得至关重要,其中包括灵敏度温度漂移补偿、零点温度漂移补偿、零点漂移校准等。针对目前硅压阻式压力传感器存在的诸多问题,本文提出了一种温度补偿的方法来提升传感器的精度和可靠性。在硬件平台的搭建上,使用STC15系列的芯片作为主控,使用HoneyWell公司生产的26PCCFA6G系列气压传感器,设计电源模块,加法器模块,LCD模块,放大器模块,经过信号的放大,滤波等处理,再通过蓝牙无线传输到手机实现数据的采集。在数据标定过程中,为了使温区能够适应工业生产的要求,在-40℃~60℃的温度条件下进行多个气压点的标定,然后通过人工神经网络等方式进行温度补偿,经比较分析后得出结果。结果表明人工神经网络在压力传感器的温度补偿方面表现出色,要优于一些硬件和简单的软件补偿方法,具有一定的现实意义。
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