一種硅壓阻溫度補償評估方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于硅壓阻溫度補償技術，涉及一種基于硅壓阻原理的溫度補償評估方 法。
【背景技術】
[0002] 由于硅壓阻傳感器所用材料為半導體硅，其受溫度的影響較大，當環境溫度發生 劇烈變化時，溫度是影響壓力測量精度的最大障礙。為了提高傳感器的測壓精度，除了在制 作硅壓阻芯片時保持工藝的一致性外，還需要進行一次溫度補償消除芯片性能上的差別。
[0003] 由于傳感器使用場合不同，其要求也千差萬別，實際進行溫度補償時，某個參量的 變化會對補償結果產生無法估計的影響，從而很難快速、準確的確定補償參數。
[0004] -般情況下，現有硅壓阻的溫度補償時需要裝配相應的電路進行試驗驗證和分 析，這將會浪費大量的人力、物力、財力和時間投入。同時，該方法只能局限于較小規模研宄 性質的試制生產，無法實現自動、大批量的生產。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是：提供一種能夠自動、快速、準確確定溫度補償參數的硅壓阻溫度 補償評估方法。
[0006] 本發明的技術方案是：一種硅壓阻溫度補償評估方法，以補償前硅壓阻芯片在不 同溫度、壓力下的橋臂電阻值作為輸入，根據待補償電路架構及參數，建立該補償電路的數 學模型，以補償前的橋臂電阻作為模型的輸入，以補償電路架構、補償參數作為數學模型的 變量，計算得到不同溫度壓力下的溫度補償后硅壓阻芯片的輸出特性，如果上述輸出符合 實際設計要求，即認為補償電路架構和補償參數是合適的，否則，重復上述過程，對數學模 型的變量進行調整。
[0007] 作為補償電路的數學模型輸入的橋臂電阻值為硅壓阻芯片上惠斯登電橋的四個 橋臂電阻值，且上述四個橋臂電阻為硅壓阻芯片用于感受溫度和壓力的探測元。
[0008] 該數學模型的補償參數包括零點輸出調整電阻、滿位輸出調整電阻、熱零點漂移 調整電阻、熱靈敏度漂移調整電阻、輸入阻抗調整電阻、輸出阻抗調整電阻以及負載阻抗調 整電阻。
[0009] 當不同溫度壓力下的溫度補償后硅壓阻芯片的零點輸出值、滿位輸出值、溫度漂 移系數、輸入輸出阻抗滿足實際設計要求時，認為補償電路架構和補償參數是合適的。
[0010] 當不同溫度下的溫度補償后硅壓阻芯片的零點輸出特性與實際設計要求存在差 異時，調整零點輸出調整電阻值，以消除差異。
[0011] 當溫度漂移系數與實際設計要求存在差異時，調整熱零點漂移調整電阻、熱靈敏 度漂移調整電阻或通過替換元器件優化電路架構消除差異。
[0012] 本發明的優點是：本發明基于硅壓阻原理的溫度補償評估方法，通過在理論分析 基礎上建立能夠自動、批量處理數據的數學模型，利用該數學模型在產品實現前快速、準確 地獲得關于某一具體溫度補償算法的評估結論，避免在補償時走彎路。本發明輸入數據量 少，溫度補償算法可根據需要隨時調整、優化，評估結果能快速、準確定位，不僅適用于硅壓 阻溫度補償應用技術的研宄，也能在大批量生產過程中指導補償，極大降低了產品的技術 風險、加快技術成熟、節約時間成本、提高工作效率。
【附圖說明】
[0013] 圖1是本發明硅壓阻溫度補償評估方法一實施方式的補償電路圖；
[0014] 圖2是本發明硅壓阻溫度補償評估方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0015] 下面對本發明做進一步詳細說明。
[0016] 請參閱圖1，本發明以建立恒流供電條件下的溫度補償電路為例，圖中，Rll、R12、 R21、R22為被補償傳感器惠斯登電橋的四個橋臂電阻，R P為熱零點漂移調整電阻、Rs為零點 輸出調整電阻，RT為熱靈敏度漂移調整電阻，因此該補償電路能補償傳感器的零點輸出、滿 位輸出和熱零點漂移、熱靈敏度漂移。
[0017] 傳感器惠斯登電橋的四個橋臂電阻阻值是溫度和壓力的函數，溫度、壓力和阻值 --對應。
[0018] 下面以某個特定溫度T和壓力P下，估算圖1所示補償電路結果為例，說明該電路 結構下在增加補償參量情況下的計算方法。
[0019] 問題：已知圖1所示電路圖，圖中，恒流供電I，橋臂電阻R11、R12、R21和R22, RP、 馬和R T均為已知量，求電橋輸出電壓VQUT。
[0020] 請參閱圖2,本發明硅壓阻溫度補償評估方法具體實施過程如下：
[0021] 步驟1 :求與1^并聯的電橋橋阻1^。
【主權項】
1. 一種娃壓阻溫度補償評估方法，其特征在于，w補償前娃壓阻巧片在不同溫度、壓 力下的橋臂電阻值作為輸入，根據待補償電路架構及參數，建立該補償電路的數學模型，W 補償前的橋臂電阻作為模型的輸入，W補償電路架構、補償參數作為數學模型的變量，計算 得到不同溫度壓力下的溫度補償后娃壓阻巧片的輸出特性，如果上述輸出符合實際設計要 求，即認為補償電路架構和補償參數是合適的，否則，重復上述過程，對數學模型的變量進 行調整。
2. 根據權利要求1所述的娃壓阻溫度補償評估方法，其特征在于，作為補償電路的數 學模型輸入的橋臂電阻值為娃壓阻巧片上惠斯登電橋的四個橋臂電阻值，且上述四個橋臂 電阻為娃壓阻巧片用于感受溫度和壓力的探測元。
3. 根據權利要求1所述的娃壓阻溫度補償評估方法，其特征在于，該數學模型的補償 參數包括零點輸出調整電阻、滿位輸出調整電阻、熱零點漂移調整電阻、熱靈敏度漂移調整 電阻、輸入阻抗調整電阻、輸出阻抗調整電阻W及負載阻抗調整電阻。
4. 根據權利要求3所述的娃壓阻溫度補償評估方法，其特征在于，當不同溫度壓力下 的溫度補償后娃壓阻巧片的零點輸出值、滿位輸出值、溫度漂移系數、輸入輸出阻抗滿足實 際設計要求時，認為補償電路架構和補償參數是合適的。
5. 根據權利要求4所述的娃壓阻溫度補償評估方法，其特征在于，當不同溫度下的溫 度補償后娃壓阻巧片的零點輸出特性與實際設計要求存在差異時，調整零點輸出調整電阻 值，W消除差異。
6. 根據權利要求1所述的娃壓阻溫度補償評估方法，其特征在于，當溫度漂移系數與 實際設計要求存在差異時，調整熱零點漂移調整電阻、熱靈敏度漂移調整電阻或通過替換 元器件優化電路架構消除差異。
【專利摘要】本發明屬于硅壓阻溫度補償技術，涉及一種基于硅壓阻原理的溫度補償評估方法。本發明以構成硅壓阻芯片惠施登電橋的四個力敏電阻在多個溫度、壓力下的電阻值為輸入，不同補償電路結構、補償器件和補償器件參數作為變量，通過建立數學模型，對不同補償電路結構進行分析和自動運算，得到與變量相關的補償結果，利用多個溫度點、壓力點下的理論補償結果粗略估計中間補償變量選取是否合適及其選取范圍。本發明通過在理論分析基礎上建立能夠自動、批量處理數據的數學模型，利用該數學模型在產品實現前快速、準確地獲得關于某一具體溫度補償算法的評估結論，具有較大實際應用價值。
【IPC分類】G01L27-00, G01L25-00
【公開號】CN104535257
【申請號】CN201410667309
【發明人】易少凡, 謝波, 肖臘連
【申請人】武漢中航傳感技術有限責任公司
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年11月20日