本發(fā)明涉及微電子機械系統(tǒng)的傳感器技術領域，特別是涉及一種壓阻式壓力傳感器的補償方法。

背景技術：

微電子機械系統(tǒng)又稱MEMS(Micro-Electro-Mechanical-System)是目前大規(guī)模制造微型高性能器件，如壓力傳感器，加速度計等的先進技術。MEMS壓力傳感器主要包括壓阻式壓力傳感器和電容式壓力傳感器。其中壓阻式壓力傳感器是應用最廣的MEMS器件。

壓阻式壓力傳感器依靠一層壓力膜來感應外界介質壓力。通過微細加工工藝，可以在壓力膜上制作壓阻元件，這些壓阻元件特點是其電阻值對于應力非常敏感。當施加外界壓力時，壓力膜就會發(fā)生形變并產生應力，這些應力傳導到壓阻元件上，會導致壓阻元件電阻值發(fā)生變化。通過測量電阻變化，就可以將外界的壓力變化轉變?yōu)榱穗娦盘栞敵觥?/p>

我們通常采用的MEMS壓力傳感器在使用中有個非常顯著的局限性，也就是在不同的溫度下，壓力傳感器的靈敏度和線性都會有不同，這就導致在不同的溫度下，傳感器輸出誤差會不同，例如在常溫下0.1％FS的準確度，在零下40度或者150度時，誤差會達到3％甚至跟高。所以我們再實際應用中，會采用很多不同的方法來補償溫度和壓力，包括模擬的方法和數(shù)字的方法。模擬的補償方法，通常只能對溫度進行有限的補償，所以補償效果非常有限；隨著集成電路的技術提高及成本的下降，目前大家已經(jīng)普遍采用具有數(shù)字補償功能的芯片來達到溫度壓力補償?shù)哪康?。但目前大多?shù)字芯片的由于只能在有限的溫度對有限的壓力點進行補償，大大限制了數(shù)字補償?shù)男Ч?，在一些需要高精度壓力輸出的場合，不能滿足用戶的需要。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題在于，克服現(xiàn)有技術中存在的問題，提供一種提高嵌入式壓力傳感器輸出精度的溫度壓力補償方法。

為了解決上述問題本發(fā)明的技術方案是這樣的：

提高嵌入式壓力傳感器輸出精度的溫度壓力補償方法，

提高嵌入式壓力傳感器輸出精度的溫度壓力補償方法，其特征是，采用傳感器信號處理芯片采集壓力傳感器的壓力信號及電橋阻值變化，將壓力輸出變?yōu)榛跍囟葔毫Φ亩囗棻磉_式；然后通過上位機對不同溫度壓力進行基于最小二乘法的多項式擬合，計算出多項表達式的系數(shù)；

基于溫度壓力的多項表達式如下：

Pressure：施加的實際壓力值，

K_ij多項表達式的系數(shù)，

Xⁱ傳感器信號處理芯片中PADC壓力模數(shù)寄存器的數(shù)值，該數(shù)值對應硅壓阻電橋輸出電壓的采樣值，

Y^j傳感器信號處理芯片中TADC溫度模數(shù)寄存器的數(shù)值，該數(shù)值對應溫度輸出的采樣值，

i、j是分別是參數(shù)X、Y的階數(shù),K_ij為對應項的系數(shù)。

對采集的各數(shù)據(jù)(實施例附表)進行曲面擬合，采用最小二乘法計算出所有數(shù)據(jù)的最小總誤差，從而可以求出該多項式的各系數(shù)K_ij。

有益效果，本發(fā)明所述的提高嵌入式壓力傳感器輸出精度的溫度壓力補償方法，可以靈活地實現(xiàn)多個溫度點、多個壓力點的擬合計算，并且在實踐中，可以根據(jù)我們基于壓阻式壓力傳感器的經(jīng)驗，有效地設置溫度點和壓力點以便獲取更加有效地擬合。同時，通過嵌入式編程和處理，以及相關的外圍電路，我們還可以有效地實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊、清零等功能。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式來詳細說明本發(fā)明；

圖1為本發(fā)明所述的硅壓阻電橋的連接電路示意圖。

圖2為為電橋輸出和PGA900芯片的連接方式示意圖。

圖3為本發(fā)明所述的基于PGA900的壓力傳感器電路原理圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本發(fā)明。

參看圖1、圖2和圖3，圖1所示為硅壓阻電橋示意，端腳1和3之間施加設定電壓給電橋供電，端腳3和4為硅壓阻電橋的電壓信號輸出(對應于壓力的變化)；圖2所示為電橋輸出和PGA900芯片的連接方式。圖3是基于PGA900芯片的電路組成，主要功能是實現(xiàn)從電橋采樣輸出電壓值，以及圖1中R10兩端的電壓(對應于電橋的溫度變化)，經(jīng)過芯片內部的采樣，多項式計算，再經(jīng)過數(shù)模變換輸出對應施加壓力的電壓值。

以零下10度到50度的溫度壓力補償為例(壓力量程0～2000kPa G),記錄如下表格：其中PADC(輸出壓力的采樣值)、TADC(對應溫度的采樣值)、DAC_Correction(對應理論電壓輸出的數(shù)模轉化器DAC的數(shù)值)

在上位機(PC)中，根據(jù)以上記錄的數(shù)據(jù)，計算出各多項式系數(shù)K_ij，然后寫入PGA900芯片中的EEPROM。PGA900芯片為德州儀器最新的PGA900傳感器信號處理芯片。

MCU實時采集PADC和TADC的數(shù)據(jù)，利用該系列參數(shù)，通過多項式計算出該壓力值存入DAC寄存器驅動模擬輸出或直接數(shù)字輸出。

對于大溫度范圍(比如零下55度到150度范圍)，通常的3階擬合不能滿足特定精度的要求，我們還采取了分段擬合的方法，以提高擬合精度，同時也能減少計算量，提高響應頻率。如果響應時間要求不高，也可以采用更高階的多項式擬合。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內。本發(fā)明專利要求保護的范圍由所附的權利要求書及其等同物界定。