[发明专利]一种单晶硅压力变送器的温度补偿改进方法

权利要求书

1.一种单晶硅压力变送器温度补偿改进方法，其特征在于，将温度传感器封装在单晶硅压力变送器的单晶硅压力传感器内部，用于保证同步反应单晶硅压力传感器的温度变化，具体包括如下步骤：

步骤1：为单晶硅压力变送器供电，通过单晶硅压力传感器、温度传感器获取压力、温度数据；

步骤2：单晶硅压力变送器零点的调整，基于步骤1采集的压力数据，对压力变送器的零点进行调整，使变送器输出信号的下限与测量信号的下限值相对应；

步骤3：数据预处理，基于步骤1与步骤2，利用插值运算法以及查表法，对压力数据以及温度数据进行补偿运算，得到压力和温度数据矩阵；

将步骤1所测量的变送器输出压力与单晶硅压力传感器输出的压力和温度传感器输出的温度信号的关系表示为函数：

P＝f(u,t)

其中P为变送器最终输出的压力值；u为传感器输出的压力信号，t为传感器输出的温度信号；

根据压力变送器的输出曲线，将变送器的最终输出P与压力传感器的输出u分为若干个压力区间，每个压力区间的端点输出P_n都有与之对应的压力传感器对应输出u_n，把所有区间的端点(P_n，u_n)按序编成表格存储到微处理器中，则压力变送器的输出值P∈[P_n，P_n+1]，在区间[P_k，P_k+1]内，利用插值算式计算得到压力传感器输出u：

当温度为t时，压力变送器输出为P，通过查表法找出输出P所属范围[P_n，P_n+1)，取压力区间对应压力端点(P_n，u_n)和(P_n+1，u_n+1)带入可得压力传感器压力输出值u；需对不同温度下各压力输出进行标定；

同理，在温度t∈[t_i，t_i+1]时，对变送器输出P进行插值运算；

计算温度t_i下，输出压力插值：

计算温度t_i+1下，输出压力插值：

在温度t下，输出压力插值：

其中，m和k代表传感器的压力标定序号，如u_(m+1)i为温度为t_i下(m+1)段的压力值；Pd_m、Pd_m+1、Pd_k、Pd_k+1为插值节点的值，可通过查表法得出；

步骤4：基于步骤3的数据矩阵利用曲线拟合算法计算出拟合系数，得到补偿模型，进一步利用补偿模型进行变送器数据自动补偿。

2.根据权利要求1所述的一种单晶硅压力变送器温度补偿改进方法，其特征在于，所述步骤2中测量信号的下限值为：压力传感器所测的压力量程下限，与测量信号的下限对应的为步骤2中所述的变送器输出的信号下限。

3.根据权利要求1所述的一种单晶硅压力变送器温度补偿改进方法，其特征在于，所述步骤4中通过曲线拟合算法从一组或几组测定的数据中寻求变量之间的依赖关系，并估算出传感器的非线性和温度影响的曲线，用最小的采集样本数，确定拟合的阶数，所述曲线拟合算法中采用多项式拟合，结合上述插值计算公式，压力变送器输出补偿模型可表示为：

其中A为线性拟合系数，C为温补拟合系数；

在步骤3数据预处理阶段，得到kn个温区下mn个压力的数据矩阵，通过数据矩阵计算出温补拟合系数C₀、C₁……C_n和线性拟合系数A₀、A₁……A_n：

其中，kn为样本总数，即压力采集组数，Cn为第n组数据下的温度补偿拟合系数；

4.根据权利要求1所述的一种单晶硅压力变送器温度补偿的改进方法，其特征在于，所述步骤4中分别将温补拟合系数和线性拟合系数发送到存储器中存储，压力传感器输出电压值u和温度传感器输出温度值t通过A/D转换器输出串行信号经过串并转换电路送到DSP运算电路中，将计算好的温补拟合系数和线性拟合系数作为常数，将采集到的压力信号和温度信号作为变量带入补偿模型中即可，补偿后结果通过并、串转换电路输出，实现温度自动补偿。