[发明专利]一种单晶硅压力变送器的温度补偿改进方法

说明书

本发明涉及压力变送器领域，公开了一种单晶硅压力变送器温度补偿改进方法。将温度传感器封装在单晶硅压力传感器内部，通过单晶硅压力传感器获取变送器的压力数据；通过温度传感器获取单晶硅压力变送器的温度数据；调整变送器零点，校准压力测量与输出下限。对数据进行预处理，利用插值运算法和查表法，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；基于压力和温度数据矩阵，利用曲线拟合算法得到补偿模型，进一步利用补偿模型进行变送器的温度自动补偿。与现有技术相比，本发明通过对变送器采集的数据进行标定、分析、拟合，来实现通过温度补偿降低变送器的精度影响因素，同时达到温度自动补偿的效果。

技术领域

本发明涉及压力变送器领域，具体涉及一种单晶硅压力变送器温度补偿改进方法。

背景技术

目前压力变送器作为工业活动中最为常见的变送器之一，其广泛运用于交通运输、石油化工、军事工业等各种工业自动控制的领域中。故高精度测量成为压力变送器的一项重要功能标准。随着国内单晶硅压力传感器技术的日趋成熟，国产单晶硅压力变送器性能逐渐提升，但受制于高精度A/D转换器、低功耗高性能CPU等制约，以及非线性、温度补偿的核心算法研究不足，国产单晶硅压力变送器的全温区精度很难达到国际先进水平。

为提高单晶硅变送器的温度特性和线性精度，现有常规补偿方法有基于曲线拟合算法的温度补偿，基于最小二乘法的温度补偿算法以及基于神经网络算法补偿，但这些方法要么难以达到比较理想的精度，要么运算学习和训练过程、实现过程复杂。要想达到比较理想的精度，一般需要采用5个甚至7个以上温区，并在每个温区下采集15个压力点进行分段折线化计算。显然，这会给变送器的生产带来严重的负担，每个温区温度恒定控制至少需要3个小时，再加上每个温区下15个压力点的压力采集测试，完成每个温区下压力采集大约需要3.5小时。所以完成整个温度线性校准的时间一般在20个小时左右，严重影响了企业的生产效率。故针对以上问题提出一种单晶硅压力变送器的温度补偿改进方法，以满足实际使用需求。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种单晶硅压力变送器的温度补偿改进方法，基于单晶硅压力变送器，对其温度补偿的方法进行设计改进，实现24小时全天候无人值守智能化温度补偿，进而实现高精度测量标准。

技术方案：本发明提供了一种单晶硅压力变送器温度补偿改进方法，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；

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。

进一步地，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。

进一步地，所述步骤3中利用插值运算法和查表法，对压力数据以及温度数据进行补偿运算具体包括：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；