壓力傳感器溫度補償與實現研究

梁蔭娟

（佛山市順德區質量技術監督檢測所，廣東佛山 528000）

硅壓阻式壓力傳感器具有測量精度高、動態響應快速且靈敏度高等性能優勢，但在注塑模具、空壓機、空調制冷、液壓系統等眾多領域應用期間，壓力傳感器因其材料自身性質導致非線性、溫度漂移等問題難以規避，對測量精度造成較大影響。壓力傳感器實際工作電流為四個等值薄膜電阻構建的惠斯通電橋，當彈性敏感元件承接被測壓力時，將形成與壓力成正比的位移量，但受限于生產工藝，導致壓力傳感器內部電橋無法保持一致性，因此需要采取一定措施對溫度進行補償。

1 壓力傳感器的工作原理

壓力傳感器原理為惠斯通電橋，R1～R4四個電阻阻值相同，相互連接構成惠斯通電橋，電橋中的負應力區為R2與R4，正應力區為R1與R3，在膜片承接外界壓力的情況下，前者電阻降低，后者電阻增加，由此產生輸出為：

其中，R1～R4為電阻，VB為電橋供電電壓，VO為電橋輸出電壓。

當正應力電阻乘積與負應力電阻乘積相等（R1R3=R2R4）時，輸出數值為0，兩側存在的壓力差將導致膜片出現變形，此時的R2與R4將降低，R1與R3將增加，電橋失去平衡后輸出為：

如果壓力傳感器的四個電阻相等，電阻變化偏差均為ΔR，則此時：

即外界壓力與輸出數值兩者成正比。

2 壓力傳感器溫度漂移的常用補償方法

壓力傳感器具有硬件與軟件兩種補償方式。其中，硬件補償需要對壓力傳感器電路參數與制作工藝進行優化調整，針對零點漂移問題可以采用自平衡電橋、雙電橋等方式進行補償；……