一種硅壓阻溫度補(bǔ)償評(píng)估方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于硅壓阻溫度補(bǔ)償技術(shù)，涉及一種基于硅壓阻原理的溫度補(bǔ)償評(píng)估方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于硅壓阻傳感器所用材料為半導(dǎo)體硅，其受溫度的影響較大，當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生 劇烈變化時(shí)，溫度是影響壓力測(cè)量精度的最大障礙。為了提高傳感器的測(cè)壓精度，除了在制 作硅壓阻芯片時(shí)保持工藝的一致性外，還需要進(jìn)行一次溫度補(bǔ)償消除芯片性能上的差別。
[0003] 由于傳感器使用場(chǎng)合不同，其要求也千差萬(wàn)別，實(shí)際進(jìn)行溫度補(bǔ)償時(shí)，某個(gè)參量的 變化會(huì)對(duì)補(bǔ)償結(jié)果產(chǎn)生無(wú)法估計(jì)的影響，從而很難快速、準(zhǔn)確的確定補(bǔ)償參數(shù)。
[0004] -般情況下，現(xiàn)有硅壓阻的溫度補(bǔ)償時(shí)需要裝配相應(yīng)的電路進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證和分 析，這將會(huì)浪費(fèi)大量的人力、物力、財(cái)力和時(shí)間投入。同時(shí)，該方法只能局限于較小規(guī)模研宄 性質(zhì)的試制生產(chǎn)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、大批量的生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是：提供一種能夠自動(dòng)、快速、準(zhǔn)確確定溫度補(bǔ)償參數(shù)的硅壓阻溫度 補(bǔ)償評(píng)估方法。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種硅壓阻溫度補(bǔ)償評(píng)估方法，以補(bǔ)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(jù)待補(bǔ)償電路架構(gòu)及參數(shù)，建立該補(bǔ)償電路的數(shù) 學(xué)模型，以補(bǔ)償前的橋臂電阻作為模型的輸入，以補(bǔ)償電路架構(gòu)、補(bǔ)償參數(shù)作為數(shù)學(xué)模型的 變量，計(jì)算得到不同溫度壓力下的溫度補(bǔ)償后硅壓阻芯片的輸出特性，如果上述輸出符合 實(shí)際設(shè)計(jì)要求，即認(rèn)為補(bǔ)償電路架構(gòu)和補(bǔ)償參數(shù)是合適的，否則，重復(fù)上述過(guò)程，對(duì)數(shù)學(xué)模 型的變量進(jìn)行調(diào)整。
[0007] 作為補(bǔ)償電路的數(shù)學(xué)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(gè) 橋臂電阻值，且上述四個(gè)橋臂電阻為硅壓阻芯片用于感受溫度和壓力的探測(cè)元。
[0008] 該數(shù)學(xué)模型的補(bǔ)償參數(shù)包括零點(diǎn)輸出調(diào)整電阻、滿位輸出調(diào)整電阻、熱零點(diǎn)漂移 調(diào)整電阻、熱靈敏度漂移調(diào)整電阻、輸入阻抗調(diào)整電阻、輸出阻抗調(diào)整電阻以及負(fù)載阻抗調(diào) 整電阻。
[0009] 當(dāng)不同溫度壓力下的溫度補(bǔ)償后硅壓阻芯片的零點(diǎn)輸出值、滿位輸出值、溫度漂 移系數(shù)、輸入輸出阻抗?jié)M足實(shí)際設(shè)計(jì)要求時(shí)，認(rèn)為補(bǔ)償電路架構(gòu)和補(bǔ)償參數(shù)是合適的。
[0010] 當(dāng)不同溫度下的溫度補(bǔ)償后硅壓阻芯片的零點(diǎn)輸出特性與實(shí)際設(shè)計(jì)要求存在差 異時(shí)，調(diào)整零點(diǎn)輸出調(diào)整電阻值，以消除差異。
[0011] 當(dāng)溫度漂移系數(shù)與實(shí)際設(shè)計(jì)要求存在差異時(shí)，調(diào)整熱零點(diǎn)漂移調(diào)整電阻、熱靈敏 度漂移調(diào)整電阻或通過(guò)替換元器件優(yōu)化電路架構(gòu)消除差異。
[0012] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：本發(fā)明基于硅壓阻原理的溫度補(bǔ)償評(píng)估方法，通過(guò)在理論分析 基礎(chǔ)上建立能夠自動(dòng)、批量處理數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)模型，利用該數(shù)學(xué)模型在產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)前快速、準(zhǔn)確 地獲得關(guān)于某一具體溫度補(bǔ)償算法的評(píng)估結(jié)論，避免在補(bǔ)償時(shí)走彎路。本發(fā)明輸入數(shù)據(jù)量 少，溫度補(bǔ)償算法可根據(jù)需要隨時(shí)調(diào)整、優(yōu)化，評(píng)估結(jié)果能快速、準(zhǔn)確定位，不僅適用于硅壓 阻溫度補(bǔ)償應(yīng)用技術(shù)的研宄，也能在大批量生產(chǎn)過(guò)程中指導(dǎo)補(bǔ)償，極大降低了產(chǎn)品的技術(shù) 風(fēng)險(xiǎn)、加快技術(shù)成熟、節(jié)約時(shí)間成本、提高工作效率。
【附圖說(shuō)明】
[0013] 圖1是本發(fā)明硅壓阻溫度補(bǔ)償評(píng)估方法一實(shí)施方式的補(bǔ)償電路圖；
[0014] 圖2是本發(fā)明硅壓阻溫度補(bǔ)償評(píng)估方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0016] 請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明以建立恒流供電條件下的溫度補(bǔ)償電路為例，圖中，Rll、R12、 R21、R22為被補(bǔ)償傳感器惠斯登電橋的四個(gè)橋臂電阻，R P為熱零點(diǎn)漂移調(diào)整電阻、Rs為零點(diǎn) 輸出調(diào)整電阻，RT為熱靈敏度漂移調(diào)整電阻，因此該補(bǔ)償電路能補(bǔ)償傳感器的零點(diǎn)輸出、滿 位輸出和熱零點(diǎn)漂移、熱靈敏度漂移。
[0017] 傳感器惠斯登電橋的四個(gè)橋臂電阻阻值是溫度和壓力的函數(shù)，溫度、壓力和阻值 --對(duì)應(yīng)。
[0018] 下面以某個(gè)特定溫度T和壓力P下，估算圖1所示補(bǔ)償電路結(jié)果為例，說(shuō)明該電路 結(jié)構(gòu)下在增加補(bǔ)償參量情況下的計(jì)算方法。
[0019] 問(wèn)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(qǐng)參閱圖2,本發(fā)明硅壓阻溫度補(bǔ)償評(píng)估方法具體實(shí)施過(guò)程如下：
[0021] 步驟1 :求與1^并聯(lián)的電橋橋阻1^。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種娃壓阻溫度補(bǔ)償評(píng)估方法，其特征在于，w補(bǔ)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(jù)待補(bǔ)償電路架構(gòu)及參數(shù)，建立該補(bǔ)償電路的數(shù)學(xué)模型，W 補(bǔ)償前的橋臂電阻作為模型的輸入，W補(bǔ)償電路架構(gòu)、補(bǔ)償參數(shù)作為數(shù)學(xué)模型的變量，計(jì)算 得到不同溫度壓力下的溫度補(bǔ)償后娃壓阻巧片的輸出特性，如果上述輸出符合實(shí)際設(shè)計(jì)要 求，即認(rèn)為補(bǔ)償電路架構(gòu)和補(bǔ)償參數(shù)是合適的，否則，重復(fù)上述過(guò)程，對(duì)數(shù)學(xué)模型的變量進(jìn) 行調(diào)整。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的娃壓阻溫度補(bǔ)償評(píng)估方法，其特征在于，作為補(bǔ)償電路的數(shù) 學(xué)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(gè)橋臂電阻值，且上述四個(gè)橋臂 電阻為娃壓阻巧片用于感受溫度和壓力的探測(cè)元。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的娃壓阻溫度補(bǔ)償評(píng)估方法，其特征在于，該數(shù)學(xué)模型的補(bǔ)償 參數(shù)包括零點(diǎn)輸出調(diào)整電阻、滿位輸出調(diào)整電阻、熱零點(diǎn)漂移調(diào)整電阻、熱靈敏度漂移調(diào)整 電阻、輸入阻抗調(diào)整電阻、輸出阻抗調(diào)整電阻W及負(fù)載阻抗調(diào)整電阻。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的娃壓阻溫度補(bǔ)償評(píng)估方法，其特征在于，當(dāng)不同溫度壓力下 的溫度補(bǔ)償后娃壓阻巧片的零點(diǎn)輸出值、滿位輸出值、溫度漂移系數(shù)、輸入輸出阻抗?jié)M足實(shí) 際設(shè)計(jì)要求時(shí)，認(rèn)為補(bǔ)償電路架構(gòu)和補(bǔ)償參數(shù)是合適的。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的娃壓阻溫度補(bǔ)償評(píng)估方法，其特征在于，當(dāng)不同溫度下的溫 度補(bǔ)償后娃壓阻巧片的零點(diǎn)輸出特性與實(shí)際設(shè)計(jì)要求存在差異時(shí)，調(diào)整零點(diǎn)輸出調(diào)整電阻 值，W消除差異。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的娃壓阻溫度補(bǔ)償評(píng)估方法，其特征在于，當(dāng)溫度漂移系數(shù)與 實(shí)際設(shè)計(jì)要求存在差異時(shí)，調(diào)整熱零點(diǎn)漂移調(diào)整電阻、熱靈敏度漂移調(diào)整電阻或通過(guò)替換 元器件優(yōu)化電路架構(gòu)消除差異。
【專利摘要】本發(fā)明屬于硅壓阻溫度補(bǔ)償技術(shù)，涉及一種基于硅壓阻原理的溫度補(bǔ)償評(píng)估方法。本發(fā)明以構(gòu)成硅壓阻芯片惠施登電橋的四個(gè)力敏電阻在多個(gè)溫度、壓力下的電阻值為輸入，不同補(bǔ)償電路結(jié)構(gòu)、補(bǔ)償器件和補(bǔ)償器件參數(shù)作為變量，通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型，對(duì)不同補(bǔ)償電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和自動(dòng)運(yùn)算，得到與變量相關(guān)的補(bǔ)償結(jié)果，利用多個(gè)溫度點(diǎn)、壓力點(diǎn)下的理論補(bǔ)償結(jié)果粗略估計(jì)中間補(bǔ)償變量選取是否合適及其選取范圍。本發(fā)明通過(guò)在理論分析基礎(chǔ)上建立能夠自動(dòng)、批量處理數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)模型，利用該數(shù)學(xué)模型在產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)前快速、準(zhǔn)確地獲得關(guān)于某一具體溫度補(bǔ)償算法的評(píng)估結(jié)論，具有較大實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
【IPC分類】G01L27-00, G01L25-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104535257
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410667309
【發(fā)明人】易少凡, 謝波, 肖臘連
【申請(qǐng)人】武漢中航傳感技術(shù)有限責(zé)任公司
【公開(kāi)日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年11月20日