压阻式压力传感器的热零点漂移问题的研究

　　压阻式压力传感器零点漂移的表示，由于压敏电阻制造工艺的不一致性，因此温度零点漂移系数不是一个定值，它在不同的温度区间有不同的值。通常也可以规定为某个温度范围内零点输出占满量程输出的比例(±%)或最大温度零点系数(即零点输出温度变化的最大斜率)。一般该系数取值不能超过传感器精度值。

 

　　零点热漂移产生原因的半导体理论分析

 

　　只有当电阻的掺杂浓度和阻值一致时才能使电桥的零点输出电压小，零点热漂移也小，这对提高传感器的性能十分有利。但是扩散时掺杂分布不易做到均匀，因此要求压敏电阻条越接近越好，越短越好。

 

　　零点热漂移产生原因的电路分析

 

　　理想情况下，组成惠斯通电桥的四个扩散电阻的阻值应该是相等的。零点温度漂移的产生是由于扩散电阻值随温度变化引起的。在一定的温度范围内，电阻值随温度的上升而增加，即扩散电阻的温度系数R为正值。

 

　　热零点漂移的补偿技术

 

　　从整体上来分，压力传感器的零点漂移补偿可分为硬件补偿和软件补偿两大方向。

 

　　硬件零点补偿方法

 

　　对压力传感器而言，硬件补偿方法有在桥臂上串、并联恰当恒定电阻法，桥臂热敏电阻补偿法，桥外串、并联热敏电阻补偿法，双电桥补偿技术，三极管补偿技术等。

 

　　软件补偿零点漂移方法

 

　　在信号采集过程中，在触发信号未发生到触发采集以及在采集结束后的这些时间段里，输入的信号为零，输出的信号不为零，这种采集到的输出数据以随机噪声的形式存在，对于数据的计算与处理是没有意义的。我们定义这段时间里采集到的信号值称之为零点漂移。所采取的软件方法有：多项式拟合规范法。由于在实际测量中，压力传感器所测量的温度、压力等物理量不会与输出值是严格的线性关系，因此其函数关系常是多项式形式。多项式可用于非线性信号的拟合，关键在于求解其各项系数：RBF神经网络法。基本原理：通常零点温度补偿软件算法中公式法比较复杂，拟合精度常会受到限制。人工神经网络法具有使用的样本数少、算法简单、具有任意函数逼近能力、应用前景良好。此外软件法还包括查表法、插值法等。

 

　　还有从传感器本身的特点出发，采用特殊技术，如改变掺杂浓度等或采用自校准技术来解决零点漂移的问题。