赵彦晓[1]2003年在《压力传感器的热零点漂移补偿与非线性修正》文中研究表明压阻型扩散硅压力传感器以其低价格得到广泛应用，基于单片机技术的智能压力传感器以其使用方便，测量精确而得以推广。 压力传感器的核心是扩散硅电阻桥，智能压力传感器应用单片机技术采集数据、处理并输出显示结果。扩散硅的压阻系数是温度的函数，所以存在灵敏度温漂，而影响温度的因素是多方面的：测量环境的变化，测量电路产生的热量的影响等等，所以要想得到比较精确的压力值，必须对压力传感器进行校正。 压力传感器的零点存在热漂移、电漂移和时间漂移，减小压力传感器的热零点漂移的措施是各力敏电阻的电阻值及其温度系数的相等性。本论文应用曲线拟合方法校正零点，降低成本且精确度提高。 压力传感器的压力灵敏度与压阻系数成比例关系，而压阻系数是温度的函数，所以非线性补偿的实质是消除温度对灵敏度的影响。可应用的方法很多：二极管补偿法，恒流源补偿法，热敏电阻补偿法等。本论文应用曲线拟合技术，融入温度信息，得出带有温度信息的压力解析表达式，此方法简化硬件电路且可实现自校正自补偿功能。 本论文根据压力传感器零点补偿与非线性补偿原理，设计出了测量压力传感器的硬件电路及软件编程，应用单片机技术测量电路简单，成本低，应用面广，但是由于半导体本身的特点其测量结果仍存在一定的误差。
刘晓梅[2]2010年在《油井多参数实时监控系统设计》文中认为油井多参数实时监控系统,是石油开采中的重要配套设备,用于测量井下温度、压力、振动和泄漏电流等环境、工作参数,以实现采油装备运行情况的监测。目前已成为最新型的井下参数测量方法。系统的测量参数包括油井压力、温度,电机温度、振动、泄露电流。采用分时传送的方法将传感器的值传输给上位机。由于信号的采集及传递过程中受到噪声信号的干扰和影响,对采集到的数据采用平均值法进行滤波。井上测试部分设计了具有数据采集、温度补偿和数据存储等功能的智能压力传感器硬件系统,设计了基于dsPIC33FJ256GP处理器为核心的信号采集转换线路、信号显示线路等。设计了井下信号的传输线路,采用pspice软件对信号的传输进行仿真,证实了信号可以通过电机叁相动力电缆传输,并且当电机绝缘层有破损时,会产生泄露电流影响井下数据的测量。采用的压阻式压力传感器灵敏度高,动态响应快,测量精度高,稳定性好,工作温度范围宽,易于小型化与微型化,便于批量生产,但是该类型的传感器存在热零漂现象,需要对压力值进行温度补偿。本文通过与多段折线逼近法、BP神经网络法等其他几种方法的比较,采用曲线拟合法对采集到的压力信号进行软件补偿,作为智能压力传感器温度补偿的手段。将实时操作系统uC/OS-II嵌入到系统中,实现系统的多任务调度,大大提高了智能传感器的运行效率并降低了系统功耗,取得了较为满意的效果。实验结果证明,本系统能够完成对井下多参数的实时测量,研究成果有一定的理论参考价值和实用价值。
尚海峰[3]2009年在《基于嵌入式的智能压力传感器的研究》文中指出压阻式压力传感器是利用半导体材料硅的压阻效应制成的传感器,具有灵敏度高,动态响应快,测量精度高,稳定性好,工作温度范围宽,易于小型化与微型化,便于批量生产与使用方便等特点。该类型传感器的一个主要问题是温度补偿问题,由于温度会对传感器的灵敏度及测量精度产生很大的影响,在相当程度上限制了此传感器的使用。随着压力测控系统的发展,集信息采集、信息处理和数字通信功能于一身,能自主管理,具有智能化特性采用单片机技术的智能压力传感器以其使用方便,测量精确高而得以推广,已成为生产实践发展的迫切需求。本文在研究现有压力传感器温度补偿各种方法的基础上,采用曲线拟合法对采集到的压力信号进行软件补偿,作为智能压力传感器温度补偿的手段。设计了具有标定、补偿和放大等功能的智能压力传感器系统。论文介绍了压力传感器的主要静态特性,并对温度补偿的硬件补偿方法和软件补偿方法进行了系统深入的研究；通过与多段折线逼近法、线性插值法等其他几种方法的比较,采用曲线拟合算法对采集到的压力信号进行软件补偿,作为智能压力传感器温度补偿的手段。设计了具有数据采集、温度补偿和数据存储等功能的智能压力传感器硬件系统,系统配置了为实现多功能智能化所必须的硬件,设计了基于dsPIC33FJ256GP处理器为核心的信号采集转换线路、信号显示线路和上位机通讯接口。采用集成度高、功耗低的器件,从而使整个系统在保证智能化功能的前提下,具有高性能、低成本、一体化和抗干扰能力强的特点。系统在硬件系统中,保证温度补偿算法的计算精度,为实时数据处理提供保障,能够做到“实时采集、实时处理”实现真正的智能化。软件设计中实现了参数标定和智能传感器算法,将实时操作系统uC/OS-Ⅱ嵌入到本系统中,实现系统的多任务调度,大大提高了智能传感器的运行效率并降低了系统功耗,取得了较为满意的效果。实验结果证明,本系统大大提高了压阻式压力传感器检测精度,研究成果有一定的理论参考价值和实用价值。
刘桢[4]2008年在《基于GSM网络的智能压力传感器系统研究》文中研究表明目前,压阻式压力传感器以其低价格得到广泛的应用。随着压力测控系统的发展,现有的传统压力传感器已无法满足要求,而集信息采集、信息处理和数字通讯功能于一身,能自主管理,具有智能化特性的智能压力传感器系统已成为生产实践发展的迫切需求。基于单片机技术的智能压力传感器以其使用方便,测量精确而得以推广。压阻式压力传感器一个主要问题是温度补偿问题,由于温度会对传感器的灵敏度及测量精度产生很大的影响,在相当的程度上限制了压阻式压力传感器的使用,因此对传感器进行温度补偿显得尤为重要。对压力传感器补偿的方法很多,按照实现的条件可以分为硬件电路补偿和软件方法实现补偿。软件补偿效果要比硬件补偿好,达到的精度更高,而且成本较低。系统电路内配置了为实现多功能智能化所必须的硬件,并全部采用低价格、小体积器件,从而使整个系统在保证智能化功能的前提下,具有体积小、成本低、一体化和抗干扰能力强的特点。本论文在对智能压力传感器系统的智能化功能深入研究的基础上,设计了较为完善的智能化软件,设计并实现了一种具有温度补偿功能的智能压力传感器系统,主要适用于井下与远端现场的工作,对井下与远端现场的温度及压力信号进行了定时的采集,并把采集到的信号进行了存储,便于用户查询一段时间内井下与远端现场的工作状态,同时对采集到的信号进行了处理,运用曲线拟合的方法对采集到的压力信号进行补偿,从而消除了温度变化对于压力采集信号的影响,更加准确的反映了井下与远端现场压力真实的状况。实验结果表明,本研究设计的智能压力传感器系统具有体积小、成本低、可靠性好、响应快、智能化程度高等特点,通过对软、硬件进行了充分的调试,效果良好,在众多压力传感器测控系统中有着广阔的应用前景。
孙以材, 宋青林, 张秀峰, 李剑涛[5]2000年在《压力传感器零点电漂移与热漂移特性的模拟》文中研究说明利用 PSPICE程序结合非线性电阻模型来模拟压力传感器的电桥电路 ,可显示零点电漂移和热漂移特性。并阐明可利用电漂移来消除热零点漂移。
谢医华[6]2004年在《多晶硅压力传感器的开发技术研究》文中研究指明压力传感器是应用极为广泛的一种传感器。多晶硅压力传感器的研究和开发拓宽了压力传感器的应用领域。 论文首先介绍了多种高温压力传感器的现状，对它们的基本结构、工作原理、特点进行了论述，展望了压力传感器的未来。 论文系统论述和研究了多晶硅压力传感器的原理和设计。多晶硅压力传感器在二氧化硅层上淀积多晶硅膜，既利用了硅优良的机械特性，又保证了压敏电阻与衬底间良好的绝缘性，大大提高了器件的温度特性。多晶硅压力传感器工作温度可超过200℃，制作工艺简单，与集成电路工艺兼容，成本低，适于批量生产。在研制和开发过程中，我们获得制做高质量硅杯的一整套工艺流程、工艺条件及工艺参数。 论文研究并解决了适应我们实际工艺装备条件的多晶硅高温压力传感器的封装技术。研究中利用了作者所在公司现有的激光焊机、超声波焊机、储能焊机等已有设备。自行设计了静电封接、硅油充灌等设备。从结构设计、材料选取、工艺确定等方面形成了我们的一整套技术，实现了对芯片的小型化固态隔离封装。研制结果表明，该传感器精度高、灵敏度好、温度稳定性好。 论文分析研究了温度对多晶硅应变电阻高温压力传感器性能的影响，并论述了改善传感器温度特性的几种措施。 在研制过程中，我们研究、设计、加工了多晶硅压力传感器的检测系统以满足压力传感器特性参数的检测，解决了压力传感器的热零点漂移、热灵敏度漂移、非线性、迟滞和重复性在不同温度环境条件下难以精确检测的问题。 论文最后简单介绍了压力传感器的应用及智能化，并提出了对我国传感器事业发展的几点看法。
孙以材, 宋青林, 张秀峰, 李剑涛[7]2000年在《应用PSPICE软件分析压力传感器的非线性电阻电桥电路》文中进行了进一步梳理本论文主要讨论怎样利用PSPICE软件模拟压力传感器中由扩散电阻形成的非线性电路。并结合实验结果对模拟结果进行分析,并简要地论述了电桥零点输出电漂移的起因以及如何利用这些结果来消除热零点漂移。
任国晶[8]2012年在《深度传感器的研制与实验》文中研究指明本文针对某水中兵器的工作环境特点，设计了用于测量该水中兵器入水航行深度的深度传感器，介绍了该传感器的工作原理、设计过程、工艺设计，并按照中华人民共和国国家军用标准GJB4409-2002《压阻式压力传感器通用规范》对传感器性能进行了验证及分析。该深度传感器是复合压力传感器，由机械开关和压力传感器两部分组成，采用一体化设计，将两种技术进行融合，使得产品更加适时的测试和控制系统的工作状态。入水初期，该兵器供电系统不工作，通过机械开关感受水深，当其潜行到30米深度时，机械式开关动作，电源开启各种测试仪表、执行机构进入工作状态。压力传感器是通过其核心部件——压力敏感元件将压力转换成电压信号，然后再通过调理电路将这个信号调理成满足要求的标准信号。在传感器敏感芯体设计过程中，从硅压阻效应原理出发，详细分析了单晶硅的压阻效应，合理地确定了硅杯结构、衬底材料、应变电阻的结构形式、尺寸、阻值、掺杂类型、掺杂浓度等具体设计参数，采取了提高稳定性的措施。在传感器芯片制作过程中，研究了弹性膜片的微机械加工工艺和传感器芯片的封装工艺，单晶硅弹性膜片的应力分布，解决了敏感膜片腐蚀和芯片键合等关键工艺技术。在传感器的整体结构设计中，运用叁维建模软件对传感器进行叁维建模，保证传感器各部分结构设计合理，并充分利用内部空间，实现传感器的小型化。在传感器信号处理过程中，介绍了热零点漂移及热灵敏度漂移产生的原因，阐述了温度补偿办法及实现方案，并给出了详细的调理电路设计和电磁兼容设计。在机械开关焊接波纹管设计过程中，对焊接波纹管的波纹膜片的尺寸参数和材料进行了设计分析，通过对膜片加工工艺的研究，保证了机械式压力开关抗高过载，工作性能稳定，最终准确实现开关信号的测量最后，通过可靠性预计、降额设计及试验验证，验证该深度传感器具有性能稳定、寿命长，高精度、高过载等优点。
吴凌慧[9]2011年在《高温高压差传感器的设计与特性研究》文中认为压力传感器是传感器族中的重要分支,压力传感器的可靠性和稳定性是传感器技术的一个关键点。压差传感器为压力传感器中比较复杂的一种。高温压力的测量因受材料温度限制,一直是压力检测领域需要攻克的难题。本课题致力于设计并研究一种耐高温,精度高,大压力,大过载,小体积的压差传感器,以满足国防及民用的需求。根据耐高温、大压力以及大过载的技术要求,以及目前国内外压力敏感材料及生产工艺的发展现状,选取SOI (silicon on insulator,绝缘体上硅)敏感芯片作为力电转换元件。SOI敏感芯片具有“顶层单晶硅-绝缘氧化埋层-硅衬底”叁层结构,能够有效克服传统硅压阻敏感芯片在高温下p-n节漏电流问题,适用于高温高压的工作环境。同时,为满足大压力测量小型化的要求,对SOI敏感芯片的力学特性进行分析,确定敏感芯片的结构采用“C”型结构。根据压阻效应原理,对恒流源供电和恒压源供电方式进行理论分析。由于传感器工作温区宽,为保证高精度要求选取不受温度变化影响的供电方式,采用恒流源供电方式。根据传感器的使用环境要求,对传感器进行结构及电路设计。根据确定的敏感芯片选用方案,采用有限元分析方法对SOI敏感芯片的弹性膜片进行实体建模,根据灵敏度、线性度及可靠性等因素,对膜片进行模拟、优化。根据传感器的实际需求,采用里兹算法(Leeds algorithm),确定电阻条的长度(L)、宽度(W)、厚度(δ),完成芯片版图设计。运用叁维建模软件对传感器的结构进行叁维建模,分析传感器各部分结构设计是否合理,并根据分析结果进行优化,实现传感器的小型化并保证结构强度。通过差动放大设计、温度补偿设计和抗电磁干扰设计等技术手段实现传感器的高精度、耐高温以及抗干扰。采用微机械加工(smart cut)工艺、焊接等工艺制作传感器,通过工艺仿真工具对敏感芯片静电键合工艺进行仿真及优化,根据优化结果确定工艺参数。对焊接参数进行实验验证,通过对焊件进行解剖、测量,验证焊接参数是否能够满足强度要求。通过实验对传感器的各项性能指标进行验证,并对试验数据进行分析。通过对选取的13只传感器进行性能测试,随机选取3只传感器进行了环境适应性实验,结果表明,传感器能够满足高精度、大压力、大过载、小体积以及强振动、大冲击、盐雾等技术指标。
参考文献：
[1]. 压力传感器的热零点漂移补偿与非线性修正[D]. 赵彦晓. 河北工业大学. 2003
[2]. 油井多参数实时监控系统设计[D]. 刘晓梅. 西安理工大学. 2010
[3]. 基于嵌入式的智能压力传感器的研究[D]. 尚海峰. 西安理工大学. 2009
[4]. 基于GSM网络的智能压力传感器系统研究[D]. 刘桢. 西安理工大学. 2008
[5]. 压力传感器零点电漂移与热漂移特性的模拟[J]. 孙以材, 宋青林, 张秀峰, 李剑涛. 电子器件. 2000
[6]. 多晶硅压力传感器的开发技术研究[D]. 谢医华. 暨南大学. 2004
[7]. 应用PSPICE软件分析压力传感器的非线性电阻电桥电路[J]. 孙以材, 宋青林, 张秀峰, 李剑涛. 传感器世界. 2000
[8]. 深度传感器的研制与实验[D]. 任国晶. 哈尔滨工程大学. 2012
[9]. 高温高压差传感器的设计与特性研究[D]. 吴凌慧. 哈尔滨工程大学. 2011
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