第3章 不同集成度智能传感器系统介绍.ppt

作业5 试就四桥臂电阻未知，零位失调电压已知，根据失调电压 的正负，在确定的桥臂上采取并联方式，该并联电阻如何计 算？ K值： 然后根据下面公式： , 求出 、 （ ）,将 串入 臂， 将 并入 臂。 iv) 半桥电路零点温度漂移补偿： 0, 并在 上； 0, 并在 上。 v）热敏电阻补偿法：（有正负两种温度系数） 上式具有非线性，为改善它可采用串并联固定电阻的方式。 vi) 二极管补偿法（P－N结等效为一个负温度系数的电阻） ：P－N结反向饱和电流。 ：为改善非线性而并联， ， ：动态电阻。 b）灵敏度温度漂移的补偿 主要是由于压敏电阻的压阻系数随着温度变化引起的。 恒流源供电： ； 恒压源供电： 。 ，材料的G因子，具有负温度系数。灵敏度温度漂移的补偿 主要是采用拼凑补偿。 i) 选择合适的掺杂浓度 由于电阻R具有正温度系数，通过合适的掺杂浓度，可使G与R之间在一 定范围内达到相互补偿的目的。 ii) 正温度系数恒压源补偿法 前面介绍的温度漂移补偿法中：热敏电阻法（利用负温度系数）和二 极管法均可适用。 热敏电阻补偿法的要求：提高电源电压；热敏电阻与桥路电阻处于同 一温度场中。 另外还有三极管补偿法（见下图）： 的具体取值可参考书中的公式推导。 该方法简单，补偿效果好。 iii) 温度漂移的三点补偿法 确定三个温度点，在这三点对传感器的零点漂移和温漂以及 灵敏度温漂进行补偿，亦即达到综合补偿的目的。 三点补偿法主要工作是通过选取合适的三个工作温度点，测得四个桥 臂电阻对应待测压力为零和满量程时的电阻值以及补偿热敏电阻网络中热 敏电阻的值，然后计算出补偿热敏电阻网络中固定电阻的值。 补偿网络的具体计算方法及公式推导参见书中 页。 iv) 温度漂移的双桥补偿 目的：避免上面所述的热敏电阻网络补偿法的缺点（补偿元件与补偿 对象需处于同一温度场），增加了传感器的尺寸。 这有点像前面所述的差分信号输出的概念，它分为两部分：一部分为 敏感电桥即测压电桥；另一部分为感温电桥，它们各自输出的电压信号经 放大器放大后，经模拟运算器相加或相减再输出。经该方法补偿后，零位 温漂可由 ℃达到 ℃。 2）一种具有温度补偿功能的混合集成压力传感器 单片集成方式难以准确补偿零位时漂、温漂以及灵敏度温漂。 构成：敏感元件＋零位温漂补偿电路＋零位调节电路＋灵敏度温漂补 偿电路＋信号放大电路 a）压力敏感元件 P＝1 atm，U＝6V， ＝10～20mv， 1％FS/℃, 0.5％FS/℃ b) 零位温漂补偿电路 由 来实现， 并接在桥臂电阻上，该桥臂电阻随温度的变化率改 变量为： 在前面的讲述中，我们曾就并接电阻后，桥臂电阻随温度的变化率与 桥臂电阻、并联电阻之间关系式作过推导，可根据此式求出 的值。 c）灵敏度温度补偿电路 采用三级管并接旁路电阻的形式，具体补偿参数的选择可参照《力学 量敏感器件及应用》书中有关内容。 、 的选择应满足： 在1～2v之间， 为桥路的等效输入电阻： d）信号放大电路 图3-43有错误， 的输入正负号相调（ ）， 采用的是同相并联差动运算放大电路， ：改善最终的输出特性。 e）零位时漂调整电路 由 、 、 构成。上述各补偿电路在实际使用中需考虑一下几点 因素： i) 相互之间的影响关系； ii）补偿及调整的先后次序； iii）工作点的选择； iv）增加适当的可调整环节。 补偿结果： ＝0.1％FS/℃， ＝0.04％FS/℃，