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認(rèn)證信息

認(rèn)證類(lèi)型：個(gè)人認(rèn)證

認(rèn)證主體：徐**（實(shí)名認(rèn)證）

IP屬地：湖北

IP屬地：湖北 上傳時(shí)間：2022-03-07 格式：DOC 頁(yè)數(shù)：7 大小：390.50KB 積分：30 舉報(bào) 版權(quán)申訴

1、溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ? 電橋補(bǔ)償法：采用惠斯通電橋的板橋或全橋電路 優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單，方便，在常溫下補(bǔ)償效果好. 缺點(diǎn)：在溫度變化梯度較大的條件下，很難做到工作片與補(bǔ)償片 處于溫度完全一致的情況，因而影響補(bǔ)償效果2 應(yīng)變片的自補(bǔ)償法： 敏感柵絲由兩種不同溫系數(shù)或膨脹系數(shù)相反的金屬絲窗簾組成，當(dāng)溫度變化時(shí)，產(chǎn)生的電阻變化或附加應(yīng)變?yōu)榱慊蛳嗷サ窒@種應(yīng)變片稱自補(bǔ)應(yīng)變片。調(diào)整R1和R2的比例，使溫度變化時(shí)產(chǎn)生的相互抵消，通過(guò)調(diào)節(jié)兩種敏感珊的長(zhǎng)度來(lái)控制應(yīng)變片的溫度自補(bǔ) 由于半導(dǎo)體材料對(duì)溫度十分敏感，壓阻式壓力傳感器的四個(gè)檢測(cè)電阻多接為惠斯登電橋型，其有恒流和恒壓兩種工作方式。假設(shè)半導(dǎo)體應(yīng)變片電阻Rt的溫度系數(shù)

2、為，靈敏度的溫度系數(shù)為，加在傳感器上的電壓為Vin，則電阻值、靈敏度隨溫度改變的表達(dá)式分別為：RT=R0（1+T） （1）;KT=K0（1+T） （2）則傳感器輸出為2：Vout =（R/R0）Vin = K0（1+T）eVin （3）式中，R0基準(zhǔn)溫度時(shí)傳感器的電阻值（初始值）；R壓力引起的電阻變化；K0基準(zhǔn)溫度時(shí)靈敏度；e應(yīng)變系數(shù)。由此式知，壓力隨溫度的改變量和的隨溫度的變化相同，具有較大負(fù)溫度系數(shù)，溫度系數(shù)為-0.002/ -0.003/。圖1給出了不同摻雜濃度下P型硅片的靈敏度系數(shù)隨溫度變化的曲線3。圖中，從a 到e 各條曲線對(duì)應(yīng)的摻雜濃度遞增。由圖可知，P型應(yīng)變電阻, 無(wú)論是輕摻雜還

3、是重?fù)诫s，其靈敏度系數(shù)均隨溫度的提高而逐漸減小。由于各應(yīng)變片阻值不可能匹配，且應(yīng)變片的電阻溫度系數(shù)在0.3%/左右，會(huì)造成零點(diǎn)漂移電壓。三、溫度補(bǔ)償原理與電路設(shè)計(jì)1、零位溫漂補(bǔ)償壓阻式壓力傳感器的四個(gè)檢測(cè)電阻多接為惠斯登電橋形式，其原理如圖2（a）所示。由惠斯登電橋原理可知，零位輸出電壓為： Vout= （4）則常溫下應(yīng)使R2R4-R1R3=03，得零位輸出為0。當(dāng)外界溫度為T(mén)時(shí)，電橋零位輸出變?yōu)椋篤out= （5）若R2TR4T-R1TR3T0，則溫漂為正；若R2TR4T-R1TR3T0，則溫漂為負(fù)。故調(diào)節(jié)零位漂移的關(guān)鍵是改變R2TR4T或 R1TR3T的大小。采用的方法是在R1上串聯(lián)電阻R

4、m或者在R3上并聯(lián)電阻Rn，分別如圖2(b) 、2(c)所示，則調(diào)節(jié)Rm、Rn阻值大小，可達(dá)到調(diào)節(jié)零位輸出的目的。Rm和Rn的阻值可由下面的公式求得。 （1）求串聯(lián)電阻Rm值由電橋原理，則圖2(b)中的輸出電壓為：Vout=U （6）因R1= R1+Rm并令Vout=0，代入（1）式，計(jì)算可得：Rm=R4 。（2）求并聯(lián)電阻Rn值理在圖2(c)中，Vout= U （7）因R3= ，且Vout=0，根據(jù)（6）式可得：Rn= 。2、靈敏度溫度補(bǔ)償用整體電路溫補(bǔ)的方法來(lái)對(duì)靈敏度溫漂進(jìn)行補(bǔ)償，設(shè)計(jì)電路如圖3所示。圖中，A1和A2構(gòu)成差動(dòng)放大器，將傳感器的輸出電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)椴顒?dòng)電壓，然后由A4作為差動(dòng)輸入

5、單端輸出放大器，將電壓差信號(hào)變?yōu)閷?duì)地輸出的電信號(hào)。因傳感器的輸出電壓靈敏度漂移具有負(fù)溫度系數(shù)，則用晶體管基極-發(fā)射極間電壓Vbe的負(fù)溫度特性來(lái)抵消它。同時(shí)，在A4上的負(fù)反饋電阻上并聯(lián)正溫度系數(shù)的熱敏電阻RT，以達(dá)到用增益的正溫度特性更好的彌補(bǔ)電橋部分靈敏度負(fù)溫度特性的目的。3、整體性能設(shè)計(jì)由于在零位補(bǔ)償中，實(shí)際傳感器的零位輸出Vout一般不為0V，不符合R2R4=R1R3的假設(shè)，故需在圖3的處理電路的A4正相輸入端接入一個(gè)補(bǔ)零位電阻，才可以將零位和溫漂一起補(bǔ)回來(lái)。調(diào)節(jié)VP3改變其阻值大小，使輸出電壓值經(jīng)跟隨器A4輸入到A5的反向端，可以消除零點(diǎn)漂移的影響。因流經(jīng)VP3的電流不恒定，所以轉(zhuǎn)換的電

6、壓也很多情況下不恒定，因此必須接入集成運(yùn)放器A3，以增強(qiáng)傳感器性能的穩(wěn)定性。在本實(shí)驗(yàn)的電路中，集成運(yùn)放器采用高集成、阻抗高的LM324，并且差動(dòng)電壓需滿足R7/R10=R8/R11，以保證該電路僅放大差動(dòng)電壓。實(shí)驗(yàn)中，電源電壓為1510%VDC2010%VDC，電阻阻值的相對(duì)偏差0.6%，靈敏度溫度系數(shù)在0.001/-0.003/之間，差動(dòng)放大器的增益在4倍100倍之間，過(guò)壓為1.5倍滿程，工作溫度在-4080之間。四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果本實(shí)驗(yàn)隨機(jī)選取3個(gè)CYG19T型壓阻式壓力傳感器，并分別記為a#、b#、c#進(jìn)行溫度補(bǔ)償調(diào)試。在不同的實(shí)驗(yàn)溫度下，對(duì)a#、b#、c#零位和靈敏度的溫度系數(shù)分別作了記錄，結(jié)果數(shù)據(jù)如表1。為了補(bǔ)償計(jì)算和驗(yàn)證補(bǔ)償?shù)挠行?，試?yàn)應(yīng)在全溫區(qū)內(nèi)取5個(gè)以上的溫度點(diǎn)數(shù)據(jù)。根據(jù)測(cè)試結(jié)果，通過(guò)上面公式，即可計(jì)算有關(guān)補(bǔ)償電路中各元件數(shù)值。五、結(jié)論實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，筆者設(shè)計(jì)的新型電路可有效對(duì)壓阻式壓力傳感器進(jìn)行溫度補(bǔ)償，使CYG44型壓阻式壓力傳感器在(-406