[发明专利]一种传感器温度漂移补偿方法及压力传感器盒

说明书

技术领域

本发明属于气体压力测量领域，涉及到一种传感器温度漂移补偿方法及压力传感器盒。

背景技术

常见的压力传感器具有结构简单、灵敏度高、动态响应特性好、抗过载能力强、易于实现非接触测量等优点而得到广泛的应用。但常见的压力测量传感器多为单一通道测量，通过简单的将传感器与补偿电路集成的方式，在恶劣的测试环境下甚至会因集成系统的损坏而损坏实验对象。压力传感器的输出不仅决定于所受的压力，而且受环境温度的影响，即压力传感器对温度存在交叉灵敏度，从而影响传感器的性能和测量准确度，这对于使用温度范围比较宽的高精度压力传感器尤为严重。为了减少温度的影响，提高测量准确度，需要对传感器进行补偿。由于传感器的工作原理已经基本定型，通过发现新的特殊的敏感材料来提高传感器的各项性能指标已经很困难；同时，传感器信号调节和转换电路等信息处理硬件技术已经发展到相当高的水平，想单独通过提高硬件和传感器的设计原理来提高传感器的各项性能指标也变得很困难；另外，通过神经网络、数据的插值拟合等方法来提高传感器性能的软件修正算法虽然通过仿真分析在理论上证明了算法的有效性，但算法模型构建困难、标定点数多，且不能离开上位机的处理分析。而在硬件补偿方案中利用热敏电阻构建与压力传感器温漂特性互补的电路或利用电阻组成神经网络电路模型也存在模型构建困难、补偿效能差等一系列缺点，且电路算法都是针对单只传感器，很难在工程中，特别是在高精度多点压力测量中得到大批量的应用。另外，由于制造工艺不同，每只传感器的特性曲线都存在较大的差异性，因此每只传感器都带有自己的补偿电路，在压力多点测量中不仅需要设计每只传感器补偿算法和电路，而且安装有一定限制，容易脱落，需要可将多通道气体压力的测量集于一体技术。

国外对高精度测试技术封锁严重，难以获得高精度的压力测量盒相关资料；国内对于高精度压力测量盒的研究起步较晚，已有的产品基本没有基于补偿电路的，且存在通道数较少，精度较低，测试误差较大的问题，难以满足实际压力测量的要求。因此，目前需要一种既能集成化测量又可以高精度可靠测量压力的方法。

发明内容

本发明的目的是：为了解决现有压力多点测量时传感器安装分散、使用不方便、温漂严重、精度不高的缺点，本发明提供了一种传感器温度漂移补偿方法及压力传感器，能够提高压力传感器的测量精度。

本发明的技术方案是：一种压力传感器盒，包括盒体部分及电路部分，所述盒体部分由压力传感器2及航空插头1组成，所述电路部分为MAX1452芯片及外围电路组成的补偿电路，压力传感器的输出信号端连接于补偿电路S+端口及S-端口，电源端连接于补偿电路的E+及E-端口，所述航空插头1连接于补偿电路的输出端OUT、通信线SDIO及锁定引脚ULCK。

所述压力传感器2的数量为1个以上，所述补偿电路的数量与压力传感器2数量一致。

所述压力传感器2的数量为6，所述补偿电路的数量为6个。

所述外围电路还包括信号调理模块3。

所述信号调理模块3为电阻R2，电容C1及电阻R1组成的放大器。

所述盒体部分由铝合金材料加工而成。

一种传感器温度漂移补偿方法，基于压力传感器温度漂移校准算法：

V_out＝[(P×a(T)+b(T))×V_b+IRO]×PGA+ODAC

其中，V_out为补偿电路的输出，P为压力传感器的压力值，a(T)为传感器的压敏系数，b(T)为传感器的零点系数，V_b为传感器两端的电桥电压值，IRO为MAX1452芯片内置的零点漂移寄存器修正系数，PGA为MAX1452芯片内置的可编程放大器放大系数，ODAC为MAX1452芯片内置的偏移量寄存器系数；包括以下步骤：

步骤一：将补偿电路上的锁定引脚ULCK接高电平；

步骤二：对补偿电路上MAX1452芯片内的跨度寄存器FSODAC、偏移量寄存器OffsetDAC、零点漂移寄存器修正系数IRO及可编程放大器放大系数PGA进行初值设置；

步骤三：分别记录压力传感器最小量程P_min和最大量程P_max下补偿电路的输出电压Vout1及Vout2；

步骤四：通过以下方程组计算环境温度T下的传感器压敏系数a(T)及传感器的零点系数b(T)：

V_out1＝[(P_min×a(T)+b(T))×V_b+IRO]×PGA+ODAC