[发明专利]一种微压阻式传感器振动与温度干扰补偿模型及系统

权利要求书

1.一种微压阻式传感器振动与温度干扰补偿模型，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：计算温度载荷电压补偿模型V_T；

V_T＝0.6771T-14.11

式中：T为温度；

步骤2：获取振动载荷对微压阻式传感器造成的压力P，根据P得到V_P振动载荷电压补偿模型；

式中：V_s为供电电压，V_P为由振动载荷造成的电桥输出电压。

步骤3：根据V_T和V_P得到真实电压值，实现对微压阻式传感器的补偿；

V＝V₀-V_T-V_P

式中：V为真实电压，V₀为传感器输出电压。

2.根据权利要求1所述的一种微压阻式传感器振动与温度干扰补偿模型，其特征在于，所述P获取方法如下：

建立微压阻式传感器模型-硅杯薄膜模型；

P＝hρa₀

式中：h为薄膜厚度，a₀为振动加速度，ρ为硅薄膜密度。

3.根据权利要求1所述的一种微压阻式传感器振动与温度干扰补偿模型，其特征在于，所述根据P得到V_P振动载荷补偿电压过程如下：

建立微压阻式传感器模型-硅杯薄膜模型；

硅杯薄膜为正方形膜片，膜片的扰度方程如下：

式中：w(x,y)为扰度方程，w₀为薄膜中心挠度，x为薄膜横向坐标，y为薄膜纵向坐标，a为薄膜长度，E为杨氏弹性模量，P为振动载荷对微压阻式传感器造成的压力，h为薄膜厚度，δ_i为初始张力，v为泊松比，g₁(v)，g₂(v)为无量纲函数；

P＝hρa₀ (2)

式中：ρ为硅薄膜密度，a₀为振动加速度；

硅杯薄膜在x方向上的应力σ_xx和硅杯薄膜在y方向上的应力σ_yy为：

式中：z为薄膜厚度方向坐标；

式中：R为电阻，π_l为横向压阻系数，π_t为纵向压阻系数；

由式(1)可得：

由(2)、(3)、(6)可得硅杯薄膜在x方向上的应力σ_xx为：

由(2)、(4)、(7)可得硅杯薄膜在y方向上的应力σ_yy为：

由式(1)中第二个公式可求得w₀，将w₀带入式(8)和(9)即可求得σ_xx和σ_yy；

将(8)和(9)带入(5)即可得到振动载荷对电阻的影响，如下式：

式中：L为电阻条长度；

电阻阻值发生变化后，通过惠斯通电桥转化为电压输出：

由于R₁R₃＝R₂R₄，ΔR₁＝ΔR₃，ΔR₂＝ΔR₄，电压输出为：

由式(10)可求得电桥电阻的变化ΔR₁和ΔR₂，将其带入下式即可求得由振动载荷造成的电桥输出电压V_P；

式中：V_s为供电电压，V_P为由振动载荷造成的电桥输出电压。

4.根据权利要求1所述的一种微压阻式传感器振动与温度干扰补偿模型，其特征在于，所述步骤1中温度载荷电压补偿模型V_T计算公式通过有限元温度模拟得到。