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多晶硅納米膜E+E壓力傳感器溫度補(bǔ)償技術(shù)
多晶硅納米膜是一種具有良好壓阻特性的納米材料,基于多晶硅納米膜的E+E壓力傳感器具有靈敏度高、動態(tài)響應(yīng)好、精度高、穩(wěn)定性好、易于小型化和批量生產(chǎn)等諸多優(yōu)點(diǎn)。雖然納米膜的溫度特性比普通多晶硅薄膜*,但溫度還是會對此種傳感器的靈敏度及穩(wěn)定性產(chǎn)生一定影響,因此,溫度補(bǔ)償成為多晶硅納米膜E+E壓力傳感器研究和生產(chǎn)中的一個(gè)亟待解決的技術(shù)問題。

多晶硅納米膜E+E壓力傳感器溫度補(bǔ)償技術(shù)
經(jīng)典的傳感器的輸入輸出特性均存在非線性,且易受到工作環(huán)境的影響,產(chǎn)生溫度漂移,其表現(xiàn)是被測目標(biāo)參量為零或恒定值時(shí),當(dāng)改變環(huán)境溫度時(shí),傳感器的零點(diǎn)電壓或輸出值會發(fā)生變化,從而給測量帶來誤差。 主要是針對E+E壓力傳感器在實(shí)際應(yīng)用中存在的溫度漂移設(shè)計(jì)溫度補(bǔ)償系統(tǒng)。此系統(tǒng)采用軟件、硬件相結(jié)合的方法,基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),以LabVIEW為平臺實(shí)現(xiàn)的。 在這次設(shè)計(jì)中,硬件部分主要用到擴(kuò)散硅E+E壓力傳感器,Pt100溫度傳感器,PXI總線系統(tǒng)；軟件部分主要使用LabVIEW軟件。E+E壓力傳感器的輸出P會受到溫度的影響,用溫度傳感器測出環(huán)境溫度T后,經(jīng)PXI總線將數(shù)據(jù)采集到計(jì)算機(jī)內(nèi)部,通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練,從而使用溫度補(bǔ)償儀進(jìn)行溫度補(bǔ)償,得出的zui終輸出值P’即為校正后的值,通過實(shí)驗(yàn)結(jié)論可以看出,這種補(bǔ)償儀操作簡單,補(bǔ)償效果很好。在分析多晶硅納米膜E+E壓力傳感器溫度漂移原因的基礎(chǔ)上,對傳感器信號檢測方法和溫度補(bǔ)償算法進(jìn)行研究,并對溫度補(bǔ)償系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)、制作與實(shí)際測試。 為檢測傳感器信號,在對傳感器信號測量原理分析的基礎(chǔ)上,對傳感器激勵(lì)電路、信號放大電路進(jìn)行設(shè)計(jì),并采用濾波電路和電路抗干擾措施來消除外部電磁干擾。為優(yōu)化溫度補(bǔ)償算法,根據(jù)E+E壓力傳感器標(biāo)定得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),利用MATLAB對二元回歸法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法的補(bǔ)償效果進(jìn)行仿真,比較二者優(yōu)缺點(diǎn)之后,確定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法作為溫度補(bǔ)償算法。在驅(qū)動程序設(shè)計(jì)方面,在分析數(shù)字化造成的量化誤差的基礎(chǔ)上,基于過采樣原理確定系統(tǒng)采樣頻率,并設(shè)計(jì)出相應(yīng)的數(shù)字濾波算法。為了方便傳感器性能參數(shù)的分析,提高系統(tǒng)的靈活性,所研究的系統(tǒng)還具有存儲、通訊及顯示功能。 

多晶硅納米膜E+E壓力傳感器溫度補(bǔ)償技術(shù)
實(shí)驗(yàn)證明,經(jīng)溫度補(bǔ)償后,環(huán)境溫度從-30℃到70℃變化時(shí),E+E壓力傳感器zui大靈敏度溫漂系數(shù)從補(bǔ)償前的0.13%下降到0.0028%,zui大零點(diǎn)溫漂系數(shù)從補(bǔ)償前的0.44%/℃下降到0.0052%/℃。因此,本系統(tǒng)能明顯提高E+E壓力傳感器的溫度穩(wěn)定性。