一种基于桥阻温度的扩散硅压力传感器压力补偿方法
阅读说明：本技术 一种基于桥阻温度的扩散硅压力传感器压力补偿方法 (Pressure compensation method of diffused silicon pressure sensor based on bridge resistance temperature ) 是由 王士兴 李亚春 刘涛 于 2021-09-29 设计创作，主要内容包括：一种基于桥阻温度的扩散硅压力传感器压力补偿方法,通过给扩散硅压力传感器输入两种不同的恒流源激励,采集补偿温度范围内的扩散硅压力传感器的电阻桥毫伏值,即温度采样值和压力采样值的补偿数据,通过补偿数据对实测的压力采样值进行补偿；本发明不仅满足了对于高精度和宽温度补偿的要求,而且程序占用内存小、成本低。(A pressure compensation method of a diffused silicon pressure sensor based on bridge resistance temperature comprises the steps of inputting two different constant current source excitations to the diffused silicon pressure sensor, collecting a resistance bridge millivolt value of the diffused silicon pressure sensor within a compensation temperature range, namely compensation data of a temperature sampling value and a pressure sampling value, and compensating an actually measured pressure sampling value through the compensation data; the invention not only meets the requirements of high precision and wide temperature compensation, but also has small occupied memory of programs and low cost.)
技术领域
本发明属于测量技术领域，特别涉及一种基于桥阻温度的扩散硅压力传感器压力补偿方法。
背景技术
随着半导体技术和集成电路的发展，出现了以半导体材料的压阻式效应为原理制成的半导体传感器，其中的扩散硅压阻式压力传感器具有体积小、动态性能优良、廉价等优点而得到广泛应用，但利用扩散技术形成的电桥阻值易随温度改变，并且压阻元件的压阻系数具有较大的负温度系数，这些易引起电阻值与电阻温度系数的离散，导致压力传感器的灵敏度漂移和零点漂移，温度性能很差，所以必须进行温度补偿。
关于扩散硅压阻式压力传感器的温度补偿问题，目前大多数情况都是厂家在生产过程中，通过半导体工艺如激光调阻等对传感器进行温度补偿，这种补偿方式存在补偿温度范围窄、精度低、成本高、通用性差等缺点；少数情况通过内部集成的温度传感器或二极管，进行温度补偿，但这种补偿方式也存在精度低、成本高等缺点，所以，寻求一种能够保证宽温度补偿、精度高的补偿方法至关重要。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供了一种基于桥阻温度的扩散硅压力传感器压力补偿方法，不仅满足了对于高精度和宽温度补偿的要求，而且程序占用内存小、成本低。
为了达到上述目的，本发明的技术方案为：
一种基于桥阻温度的扩散硅压力传感器压力补偿方法，通过给扩散硅压力传感器输入两种不同的恒流源激励，采集补偿温度范围内的扩散硅压力传感器的电阻桥毫伏值，即温度采样值和压力采样值的补偿数据，通过补偿数据对实测的压力采样值进行补偿。
一种基于桥阻温度的扩散硅压力传感器压力补偿方法，包括以下步骤：
(1)给扩散硅压力传感器提供两种不同恒流源激励，采集所有需要补偿的温度、压力下的第一温度采样值和第一压力采样值，形成补偿数据；
(2)给扩散硅压力传感器提供两种不同恒流源激励，并采集任意补偿范围内温度、压力的第二温度采样值Tsmp和第二压力采样值Psmp；
(3)以补偿数据为依据，查找并定位第二压力采样值Psmp的位置；通过第一个温度点对应的各个压力点的第一压力采样值，查找并定位第二压力采样值Psmp的位置，将低压力点值记为P1，高压力点值记为P2；
(4)以低压力点值P1、高压力点值P2和补偿数据为依据，查找并定位第二温度采样值Tsmp的位置；以第一个压力点对应的各个温度点的第一温度采样值，查找并定位第二温度采样值Tsmp的纵坐标，将低温度点值记为T1，将高温度点值记为T2；
(5)以低压力点值P1、高压力点值P2和低温度点值T1、高温度点值T2为坐标，分别确定第一压力采样值和第一温度采样值的4组数据，通过线性计算得第二温度采样值Tsmp对应的低压力点值P1、高压力点值P2的第三低压力点采样值Psmp1'和第三高压力点采样值Psmp2'；
低压力点值P1和低温度点值T1对应的点值记为Psmp1和Tsmp1，低压力点值P1和高温度点值T2对应的点值记为Psmp2和Tsmp2，高压力点值P2和低温度点值T1对应的点值记为Psmp3和Tsmp3，高压力点值P2和高温度点值T2对应的点值记为Psmp4和Tsmp4，则Psmp1'和Psmp2'为：
Psmp1'＝(Tsmp-Tsmp1)/(Tsmp2-Tsmp1)*(Psmp2-Psmp1)+Psmp1
Psmp2'＝(Tsmp-Tsmp3)/(Tsmp4-Tsmp3)*(Psmp4-Psmp3)+Psmp3
(6)以第二压力采样值Psmp、低压力点值P1、高压力点值P2、第三低压力点采样值Psmp1'和第三高压力点采样值Psmp2'线性计算出补偿后的压力P；
P＝(Psmp-Psmp1')/(Psmp2'-Psmp1')*(P2-P1)+P1。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明能够有效提高在温度变化的情况下扩散硅压力传感器的压力值，又有宽温度补偿和高精度的优点。
本发明采取了线性插值的方法，具有节省内存、遍历时间短的优点；
本发明使用扩散硅压力传感器自身的电阻桥对压力值进行补偿，不增加额外成本，具有成本低的优点。
附图说明
图1为本发明实施例的流程图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做进一步详细描述。
参照图1，一种基于桥阻温度的扩散硅压力传感器压力补偿方法，包括以下步骤：
(1)给扩散硅压力传感器提供两种不同恒流源激励，采集所有需要补偿的温度、压力下的第一温度采样值和第一压力采样值，形成补偿数据；
本实施例所有需要补偿的温度、压力的第一温度采样值和第一压力采样值如表1所示；
表1
(2)给扩散硅压力传感器提供两种不同恒流源激励，并采集任意补偿范围内温度、压力的第二温度采样值Tsmp和第二压力采样值Psmp；
本实施例扩散硅压力传感器的第二温度采样值Tsmp和第二压力采样值Psmp如表2所示；
表2
(3)以补偿数据为依据，查找并定位第二压力采样值Psmp的位置；通过第一个温度点对应的各个压力点的第一压力采样值，查找并定位第二压力采样值Psmp的位置，将低压力点值记为P1，高压力点值记为P2；
本实施例通过0℃对应的各个压力点的第二压力采样值，查找并定位到第二压力采样值Psmp＝103.408的位置，低压力点值P1＝3.5，高压力点值P2＝4；
(4)以低压力点值P1、高压力点值P2和补偿数据为依据，查找并定位第二温度采样值Tsmp的位置；以第一个压力点对应的各个温度点的第一温度采样值，查找并定位第二温度采样值Tsmp的纵坐标，将低温度点值记为T1，将高温度点值记为T2；
本实施例以表1的低压力点值P1、高压力点值P2为依据，查找并定位第二温度采样值Tsmp＝883.911的位置；以表1的0MPa对应的各个温度点的第一温度采样值为依据，查找并定位第二温度采样值Tsmp＝883.911的纵坐标，低温度点值T1＝20，高温度点值T2＝40；
(5)以低压力点值P1、高压力点值P2和低温度点值T1、高温度点值T2为坐标，分别确定第一压力采样值和第一温度采样值的4组数据，通过线性计算得第二温度采样值Tsmp对应的低压力点值P1、高压力点值P2的第三低压力点采样值Psmp1'和第三高压力点采样值Psmp2'；
低压力点值P1和低温度点值T1对应的点值记为Psmp1和Tsmp1，低压力点值P1和高温度点值T2对应的点值记为Psmp2和Tsmp2，高压力点值P2和低温度点值T1对应的点值记为Psmp3和Tsmp3，高压力点值P2和高温度点值T2对应的点值记为Psmp4和Tsmp4，则Psmp1'和Psmp2'为：
Psmp1'＝(Tsmp-Tsmp1)/(Tsmp2-Tsmp1)*(Psmp2-Psmp1)+Psmp1
Psmp2'＝(Tsmp-Tsmp3)/(Tsmp4-Tsmp3)*(Psmp4-Psmp3)+Psmp3
本实施例低压力点值P1和低温度点值T1对应的点值记为Psmp1＝96.3617和Tsmp1＝863.525，低压力点值P1和高温度点值T2对应的点记为Psmp2＝95.6028和Tsmp2＝905.151，高压力点值P2和低温度点值T1对应的点记为Psmp3＝110.91和Tsmp3＝863.77，高压力点值P2和高温度点值T2对应的点记为Psmp4＝110.039和Tsmp4＝905.396，则Psmp1'和Psmp2'为：
Psmp1'＝95.99003481
Psmp2'＝110.4834347
(6)以第二压力采样值Psmp、低压力点值P1、高压力点值P2、第三低压力点采样值Psmp1'和第三高压力点采样值Psmp2'线性计算出补偿后的压力P；
P＝(Psmp-Psmp1')/(Psmp2'-Psmp1')*(P2-P1)+P1，
本实施例计算出补偿后的压力P＝3.755823587。
如果不通过实施例方法对扩散硅压力传感器进行补偿，以表1中20℃各压力点的第一压力采样值为例，计算表2中第二压力采样值对应的压力值P'，
P'＝(103.408-96.3617)/(110.91-103.408)*(4-3.5)+3.5
P'＝3.9696。
可以看到本发明使用补偿点数据作为补偿的依据，而并非所有的点，从这点就可以看出整个方法占用内存很少，遍历完整张表的数据也很快；其次由表2可知实施例实际的压力值为3.75，对比补偿后的压力值P＝3.7558和未经过补偿的压力值P'＝3.9696，补偿后的压力值的误差为0.155％，而未补偿的压力值的误差为5.856％，从二者的误差可以很明显的看出本发明方法的优越性；本发明由于未使用激光调阻和集成传感器或二极管的方式进行温度补偿，降低了产品的开发成本。
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