[发明专利]一种压力传感器温度补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种压力传感器温度补偿方法，尤其涉及一种适用于压力-温度复合型传感器的加权温度补偿方法，属于压力测量温度补偿技术领域。

背景技术

硅压阻式压力传感器体积小、灵敏度高、动态响应特性好、集成度高、成本低等优点，广泛应用于压力计、流量计等压力检测仪器仪表领域。但是由于半导体工艺总存在温漂问题，硅压阻式压力传感器也无法避免静态和动态特性随温度变化而变化，而且每个传感器的温度特性都不一样，需要分别校准。

总的来说，影响压力传感器静态特性主要包括零点漂移、非线性误差、随机误差；而影响压力传感器动态特性主要包括迟滞误差，这些误差都和温度存在一定的关系。

早期的压力传感器温度补偿方法，主要通过硬件电路实现，如在惠斯顿电桥的桥臂上串联热敏电阻，以抵消压力传感器的温漂，也有用集成恒流源的温度特性进行补偿，这种思路衍生出的各种补偿电路有十几种之多，优点在于实现方法简单、调试使用简便，缺点在于精度无法提高，灵活性不够，参数一旦固定无法修改，使用一定时间后，特性发生新的偏移就无法再更改。

随着智能芯片技术的发展，采用软件方法对压力传感器进行温度补偿逐渐成熟起来，软件方法的优点在于灵活性好，通过建立压力传感器误差模型，对其进行标定，补偿参数存入微存储器内，如果集成参数发生偏移，可以进行新的标定，只要修改补偿参数即可完成。更简单的方法则采用查表法，将软件计算得到的每一个补偿值，直接存储在微存储器内，使用时查表读取即可。

软件方法所受到的技术限制主要来源于智能芯片的计算能力和存储能力，早期的智能芯片只能实现查表法、直线/折线拟合法、最小二乘法、曲线拟合法、反函数法等算法。

现阶段的智能芯片可以很轻松地实现更复杂的算法，如神经网络算法、小波拟合算法、三次B样条插值算法等。计算能力和存储能力的提升使得用于补偿的采样点数量也大大增加，可以进行更精细的补偿。

传统的压力传感器经采样放大后输出的是模拟电压值，在数字化测量系统中，需要首先通过A/D转换为数字信号才能使用，而数字化A/D系统本身的精度、静态特性、动态特性又耦合在压力传感器系统中，而两者又都存在温漂问题，因此，一个有益的思路就是将压力传感器、温度传感器、A/D模块，以及智能芯片集成在一个模块中，这种复合型智能压力传感器，可以直接输出经过温度补偿的压力数字值，使用简便。

中国实用新型专利“自补偿高精度压力-温度复合传感器”(专利号：ZL 03220423.X)公开了一种将温度传感器并联入压力测量回路中，实现自补偿电路，但是这种补偿只是纯粹硬件补偿的复合型压力传感器。

中国发明专利“在线可编程自动温度补偿硅压阻传感器”(专利号：ZL 200510018684.9)公开了一种通过测量传感器桥压A/D转换数字值作为温度补偿时的温度值，并通过在线编程(ICP)技术将补偿参数存入E²PROM，通过SPI接口输出压力数字量，而通过PWM接口输出压力模拟量的压力传感器，这种思路为本发明提供了硬件实现的有益启示。

另外，中国发明专利“高精度压力传感器信号补偿方法”(公开号：CN 101858811 A)公开了运用DSP分别测量压力信号和温度信号进行软件迟滞误差补偿、温度补偿的二次曲面回归分析方法，这种思路为本发明提供了软件补偿方法的有益启示。

然而，上述温度补偿的方法，对补偿采样点都是不加区分地加以使用的。即：将所有的补偿采样点代入补偿方程中，由此计算出补偿参数，对正常使用期间的采样值进行补偿；而其他考虑传感器特性区段差异的分段补偿方法，在分段区间内也是使用全部分段补偿采样点进行计算和补偿的，本质上并没有区别。

由于在不同的压力点和温度点上，压力传感器的灵敏度是不同的，也即误差程度存在一定差异，以误差大的点拟合补偿参数在很大程度上加深了误差的程度，因此区别对待不同的补偿采样点，采用加权拟合压力补偿曲线的方法将会带来更高的精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于压力-温度复合型传感器的加权温度补偿方法，本发明方法是在以下硬件上实现：

压力-温度复合型传感器模块，由：微控制器核、存储器、串行接口、标准电压源、压力传感器、压力A/D、压力窗、温度传感器、温度A/D、SDATA串行数据线、SCLK串行时钟线、VCC电源线、GND数字地线组成。