压力传感器温度补偿的研究

压力传感器温度补偿的研究 压力传感器温度补偿是压力传感器系统中一个非常重要的部分，它对压力传感器的精度和可靠性有着至关重要的影响。在本文中，我们将对压力传感器系统的组成、温度补偿算法分析及实现进行详细的研究。 一、压力传感器系统 压力传感器系统是一种带有微处理器（单片机）的、兼有信息检测、信号处理、信息记忆、逻辑思维判断功能的系统。它具有较强的信息处理的能力，这主要是通过微处理器的程序来完成的。压力传感器系统的典型结构如图1-2所示。 二、温度补偿算法分析及实现 对高精确度传感器，温度误差已成为提高其性能的严重障碍，特别是在环境温度变化较大的应用场合更是如此。因此需要对其进行补偿，这里我们采用软件补偿。软件补偿是将微处理器与压力传感器结合起来，充分利用丰富的软件功能、结合一定的补偿算法对传感器温度的附加误差进行修正。软件补偿的效果要比硬件补偿好，达到的精度更高，而且成本较低。 在温度补偿算法中，我们采用三次样条函数插值的算法对温度误差进行补偿。三次样条函数定义如下：对给定区间[a,b]，将其划分为a=xo<x1<x2<…<xn=b, 若函数s(x)满足：①s(x)在每个小区间[xi-1,xi](i=1，2…n)为次数是三次的多项式；②s(x)在[a，b]上二阶导数连续，则称s(x)为[a，b]上的三次样条函数，亦称三次样条插值函数。 对于给定插值点（xi，yi），则有：s(xi)=yi式（1）令mi为s(x)在xi处的导数值，即：式（2）则由上述两个条件可得：（1）在[a，b]的每个子区间[xi-1，xi]有：式（3）上式中：（2）关于参数m0，m1，…，mn的方程组为：式（4）方程组中：若所给插值点在[a，b]处满足条件：式（5）即在区间以外，插值曲线直线延伸，则可得到：式（6）将方程组式（6），式（5）联立，可以求得m0，m1，…，mn。将其带入式（4），可以求得x∈[a,b]的插值函数s(x)，从而进行插值。 三、压力传感器温度补偿原理及实现 补偿由周围环境温度变化而引起传感器的附加误差的基本思路是：在传感器内靠近对温度敏感的部件处，安装一个测温元件，用以检测传感器所在环境的温度；把测温元件的输出经过多路开关与信号同一路径送入CPU（或者采用多通道模／数转换环节），根据温度误差的数学模型去补偿被测信号，以达到精确测量的目的。其中温度误差修正模型是根据传感器温度特性用三次样条函数的二维插值拟合方法来建立的。 在压力传感器中，我们设计具体的程序来实现温度补偿。在存贮器中开辟一个数据区存贮数据P1…Pn;t1…tm对应的f(p1,t1), …f(p1,tm)；f(p2,t1)…f(p2,tm)…f(pn,t1)f(pn,tm)。然后，根据采样获得P,t的值，查表得P所在区间的端点值Pi和Pi+1，t值所在区间的端点值tj和tj+1，以及f(Pi,tj),f(pi,tj+1),f(pi+1,tj),f(Pi+1,tj+1)的值。用前面介绍的插值公式，先保留插值函数s(x)，然后根据实际情况进行温度补偿。 压力传感器温度补偿是压力传感器系统中一个非常重要的部分，它对压力传感器的精度和可靠性有着至关重要的影响。通过本文的研究，我们可以更好地理解压力传感器温度补偿的原理和实现方法，从而提高压力传感器的性能。