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基于扩散硅压阻压力传感器的压差测量 被引量:3
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作者 赵松玲 韩昕彤 桑艺珂 《南方农机》 2020年第4期244-245,共2页
在力或压力(压强)传感器中,金属电阻应变片精度较高、性能较为稳定,被广泛应用。不过,这类传感器存在灵敏系数小的缺点,为了克服这一缺点,半导体应变片随之出现。用半导体材料制作而成的应变片称为压阻式传感器,其中,扩散硅压阻式压力... 在力或压力(压强)传感器中,金属电阻应变片精度较高、性能较为稳定,被广泛应用。不过,这类传感器存在灵敏系数小的缺点,为了克服这一缺点,半导体应变片随之出现。用半导体材料制作而成的应变片称为压阻式传感器,其中,扩散硅压阻式压力传感器因具有频率响应高、精度高、灵敏度高、可靠性高等优点而被广泛采用。文章在扩散硅压力传感器具有压阻效应工作原理的基础上,借助扩散硅压阻式压力传感器的实训装置进行气压差的测量。 展开更多
关键词 扩散硅压阻压力传感器 效应 测量
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快速上电响应的硅压阻式压力传感器温漂补偿 被引量:1
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作者 周聪 闫晋平 +3 位作者 郭建成 游雨霖 杨振川 高成臣 《传感器与微系统》 北大核心 2025年第4期128-131,136,共5页
温度变化使得硅压阻式压力传感器产生零点漂移和灵敏度漂移,该漂移误差是硅压阻式压力传感误差的主要来源,也导致压阻式压力传感器上电后短时间出现上电热漂移现象,需要一定的预热时间。本文改进了实验测试平台的温控系统,提出了上电热... 温度变化使得硅压阻式压力传感器产生零点漂移和灵敏度漂移,该漂移误差是硅压阻式压力传感误差的主要来源,也导致压阻式压力传感器上电后短时间出现上电热漂移现象,需要一定的预热时间。本文改进了实验测试平台的温控系统,提出了上电热漂移补偿算法,设计了一种具有快速上电响应能力的压阻式压力传感器,能够实现自动化的温度补偿。经测试,温度补偿后,压力传感器的示值误差在0~40℃的温度范围优于0.02%FS。找出了影响上电热漂移的关键因素,对上电后8~60 s满量程输出进行上电热漂补,将上电热漂移由0.012%FS减小到了0.0016%FS,提高了上电快速响应能力。 展开更多
关键词 MEMS压力传感器 上电响应 高精度 温度补偿
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压敏电阻位置对压阻式压力传感器输出影响研究
3
作者 郝一鸣 雷程 +4 位作者 王涛龙 余建刚 冀鹏飞 闫施锦 梁庭 《仪表技术与传感器》 北大核心 2025年第5期10-14,共5页
随着MEMS技术的快速发展,压阻式压力传感器在微型化进程中面临性能挑战。文中采用有限元模拟分析方法,研究了膜片尺寸和压敏电阻的布局对传感器输出的影响。芯片尺寸固定为1 100μm×700μm×400μm。结果表明:方形膜片边长与... 随着MEMS技术的快速发展,压阻式压力传感器在微型化进程中面临性能挑战。文中采用有限元模拟分析方法,研究了膜片尺寸和压敏电阻的布局对传感器输出的影响。芯片尺寸固定为1 100μm×700μm×400μm。结果表明:方形膜片边长与芯片宽度的比例小于4∶5时,最大应力随膜片边长的增加而变大。选取膜片尺寸为460μm×460μm×7.5μm,当压敏电阻置于敏感膜上时,输出电压随压敏电阻到膜片边缘距离的减小而增大。当平行于膜边电阻超过敏感膜边缘2μm、垂直于膜边电阻超过敏感膜边缘6μm时,芯片满量程输出最大。结果显示,膜片相对于芯片尺寸的比例以及压敏电阻的布局对压阻式压力传感器输出特性具有显著的影响,合理设计芯片结构,可以确保在压力传感器的微型化过程中实现高性能的目标。 展开更多
关键词 压力传感器 有限元仿真 敏感膜尺寸 敏电 满量程输出
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基于瞬态热阻抗网络的压力传感器动态温度补偿研究
4
作者 李阳 李瑜 +3 位作者 薛佳琦 刘志强 王昭阳 李桥 《仪表技术与传感器》 北大核心 2025年第6期7-12,共6页
压阻式压力传感器易受温度变化影响而产生漂移,传统温度补偿方法在宽温范围应用中动态补偿效果不佳。文中设计了一种动态温度补偿系统,核心在于构建了精准的瞬态热阻抗网络模型。该模型通过理论推导与有限元仿真相结合,准确描绘压阻式... 压阻式压力传感器易受温度变化影响而产生漂移,传统温度补偿方法在宽温范围应用中动态补偿效果不佳。文中设计了一种动态温度补偿系统,核心在于构建了精准的瞬态热阻抗网络模型。该模型通过理论推导与有限元仿真相结合,准确描绘压阻式传感器芯体在热环境下的动态行为。基于此网络模型,补偿系统能够前瞻性地预测压阻芯片的温度变化,确保在环境温度快速波动的情况下,仍能有效校正传感器的热漂移现象。实验结果表明:在环境温度发生阶跃变化时,该补偿系统的最大测量误差显著降低至0.001 1 MPa,相较于未补偿状态的误差减少了93.82%。即便与直接使用环境温度进行补偿的方法相比,误差也降低了94.09%,充分验证了该动态温度补偿系统的高效性和优越性。 展开更多
关键词 压力传感器 效应 温度漂移 动态温度补偿 瞬态热抗网络 热脉冲响应
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硅基MEMS梁-复合膜-岛压阻式压力传感器设计研究 被引量:3
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作者 江浩 黄晶 +3 位作者 袁宇鹏 李春洋 苗晋威 李光贤 《压电与声光》 CAS 北大核心 2024年第1期118-123,共6页
针对微机电系统(MEMS)压力传感器灵敏度与非线性度难以兼顾的问题,提出了一种梁-复合膜-岛压力传感结构,运用有限元仿真软件优化整体结构尺寸以得到最大纵横应力差、挠度,并设计压阻条压敏电阻掺杂类型、掺杂浓度、结构尺寸及分布位置... 针对微机电系统(MEMS)压力传感器灵敏度与非线性度难以兼顾的问题,提出了一种梁-复合膜-岛压力传感结构,运用有限元仿真软件优化整体结构尺寸以得到最大纵横应力差、挠度,并设计压阻条压敏电阻掺杂类型、掺杂浓度、结构尺寸及分布位置。将梁-复合膜-岛结构与传统结构的输出进行仿真对比,由仿真结果可知,梁-复合膜-岛结构在0~60 kPa压力范围内灵敏度较相关结构提升7%以上,较E型结构提升2倍,非线性度为0.029%FSS,满足MEMS微压压力传感器的高灵敏度、高线性度等要求,可支撑医疗领域相关应用研究。 展开更多
关键词 压力传感器 敏电 高灵敏度
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基于PSO-BP温度补偿算法的智能压力传感器设计 被引量:1
6
作者 张凌峰 丁晓宇 潘慕绚 《南京航空航天大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期160-168,共9页
压力信号是表征航空发动机工作性能的重要物理量。本文针对压力信号的高精度测量需求,提出了一种基于PSO-BP温度补偿算法的智能压力传感器设计方案。选取微电子机械系统(Micro-electro-mechanical system,MEMS)压阻式传感器作为信号感知... 压力信号是表征航空发动机工作性能的重要物理量。本文针对压力信号的高精度测量需求,提出了一种基于PSO-BP温度补偿算法的智能压力传感器设计方案。选取微电子机械系统(Micro-electro-mechanical system,MEMS)压阻式传感器作为信号感知端,通过模块化思想设计智能压力传感器的硬件和软件构架。针对压力传感器敏感元件因温度漂移造成的精度偏差问题,提出了一种基于PSO-BP神经网络的嵌入式温度补偿算法以提升测量精度。集成智能传感器软硬件功能,为验证智能传感器在全工况范围内的精度,进行多种压力、温度下的压力测量实验。结果表明,本文设计的智能压力传感器经补偿后满量程误差最大值为0.44%(量程范围为0~4 MPa),相比于传统插值法、多项式拟合法等温度补偿算法,精度提升至少20%,且算法单次仅耗时2μs,具有工程应用价值。 展开更多
关键词 航空发动机 MEMS式智能压力传感器 模数转换驱动 温度补偿 PSO-BP神经网络
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倒装膜结构MEMS石墨烯压力传感器设计
7
作者 张群 王俊强 +3 位作者 曹咏弘 李泽滨 李云飞 李孟委 《传感器与微系统》 北大核心 2025年第6期118-121,127,共5页
针对传统MEMS压力传感器性能难以提升且结构复杂等问题,基于石墨烯压阻效应及氮化硅对石墨烯再防护技术提出了一种倒装式膜结构石墨烯压力传感器。通过理论计算和有限元仿真相结合的方法对氮化硅弹性膜片进行了尺寸设计和仿真优化。结... 针对传统MEMS压力传感器性能难以提升且结构复杂等问题,基于石墨烯压阻效应及氮化硅对石墨烯再防护技术提出了一种倒装式膜结构石墨烯压力传感器。通过理论计算和有限元仿真相结合的方法对氮化硅弹性膜片进行了尺寸设计和仿真优化。结果表明:在0~400 kPa范围内,弹性膜片最优尺寸为120μm×120μm、厚度为1.3μm,且最大应变为0.509%,并根据最大应变分布确定在弹性膜片根部40μm的范围内石墨烯条带采用回折型布置。本文设计的倒装膜结构石墨烯压力传感器以其小巧体积、高度集成及卓越的灵敏度等特点,为石墨烯压力传感器的研发提供了可行性的解决方案。 展开更多
关键词 石墨烯 效应 压力传感器 倒装膜结构
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一种补偿扩散硅压力传感器零点温漂的电阻网络 被引量:7
8
作者 戎华 李俊峰 张声良 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第1期70-72,共3页
本文从恒压源和恒流源两种不同的供电方式出发 ,推导出了两套扩散硅压力传感器零点及零点温漂串、并联补偿电阻阻值的公式 ,运用这两套公式 ,只需测量流过电桥的电流、桥压以及零点输出 ,而无需测量桥臂电阻就可计算出补偿电阻的大小 。
关键词 压力传感器 零点温漂 网络 扩散
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采用环形扩散电阻的硅压力传感器 被引量:1
9
作者 唐祯安 蒋国平 牛德芳 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 1992年第6期1-3,共3页
本文通过对C型硅杯式压力传感器工艺误差的分析,介绍了采用环形扩散电阻的优点,设计方法和实验结果。
关键词 传感器 压力传感器
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基于单晶硅的压阻效应压力传感器低气压输出异常分析
10
作者 刘宝伟 王振廷 +3 位作者 宁金明 陈宝成 王元委 毕宏宇 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第10期15-18,共4页
某型号压阻式压力传感器在实际工程中出现低气压段输出偏高现象,结合该传感器的结构组成,建立导致该现象的故障树,依据故障树逐一进行排除,采用外观检查、绝缘电阻测试、替换可能的故障部件等方式,确定故障出现在压力芯体中;进一步对芯... 某型号压阻式压力传感器在实际工程中出现低气压段输出偏高现象,结合该传感器的结构组成,建立导致该现象的故障树,依据故障树逐一进行排除,采用外观检查、绝缘电阻测试、替换可能的故障部件等方式,确定故障出现在压力芯体中;进一步对芯体进行分析,通过显微镜、手捻法等方式方法,确定硅油中存在气泡导致传感器低气压段输出偏高,并对气泡中压力与输入压力之间的3类关系进行分析,得到输入压力小于气泡内部压力时,低气压段输出偏高故障现象的失效机理,并通过在空气环境下封装压力芯体,复现了故障现象,并建议增加对压力芯体进行低温低气压筛选试验。 展开更多
关键词 效应 压力传感器 低气输出 压力芯体 气泡
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温阶环境下基于桥压测温的压力传感器温度补偿
11
作者 潘岚青 程新利 +1 位作者 王冰 谢南南 《仪表技术与传感器》 北大核心 2025年第3期15-19,共5页
为了克服压阻式压力传感器在温度分布不均匀环境中温度补偿效果差、压力测量精度低的问题,设计使用惠斯登电桥的桥臂电压测量力敏结构的实际温度,提高传感器温度补偿效果和测量精度。实验采用对比法,实验组和对照组采用相同型号的压力... 为了克服压阻式压力传感器在温度分布不均匀环境中温度补偿效果差、压力测量精度低的问题,设计使用惠斯登电桥的桥臂电压测量力敏结构的实际温度,提高传感器温度补偿效果和测量精度。实验采用对比法,实验组和对照组采用相同型号的压力传感器、处理硬件电路、温度补偿算法及补偿温度点,但分别使用Pt1000与桥压测温2种方式进行传感器温度系数补偿。实验发现:高低温实验箱稳态温度环境下,2种方式压力测量精度接近;但在温度变化及温阶环境下,采用Pt1000测温补偿方式的传感器精度出现较大波动,而采用桥压测温补偿方式的传感器精度基本不受影响。实验证明:在复杂温度变化环境下,使用桥压测温补偿方式可以有效保障压力传感器测量精度。 展开更多
关键词 测温 温度补偿 压力传感器 温阶
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恒压激励式压力传感器模拟补偿工艺效能提升
12
作者 陈海卫 陈仁军 高维烨 《传感器与微系统》 北大核心 2025年第8期120-123,127,共5页
硅压阻式压力传感器输出受温度变化影响。由于压力传感器实际工作环境的温度变化范围很大,需要采用温度补偿方法来抑制环境温度对传感器特性的影响。当前所采用的模拟式压力传感器调试工艺较为依赖人工操作,费时费力。本文给出了一种针... 硅压阻式压力传感器输出受温度变化影响。由于压力传感器实际工作环境的温度变化范围很大,需要采用温度补偿方法来抑制环境温度对传感器特性的影响。当前所采用的模拟式压力传感器调试工艺较为依赖人工操作,费时费力。本文给出了一种针对恒压激励下的硅压阻式压力传感器桌面模型补偿调试工艺,通过搭建补偿电路、元器件等桌面模型,以测试数据结合桌面模型计算的调试工艺提高压力传感器模拟补偿过程中的调试效率及合格率。1000余支压力传感器的验证结果表明,基于桌面模型计算的调试一次合格率大于99%、调试效率提升400%以上,过程能力指数(CPK)为1.77,具备较强的工程化推广前景。 展开更多
关键词 MEMS 压力传感器 模拟补偿 桌面模型计算 调试工艺
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提高扩散硅压力传感器扩散电阻一致性的有效方法
13
作者 季安 郎海宁 孙慧卿 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 1996年第1期17-18,25,共3页
本文叙述了在通用扩散炉上实现大面积超厚硅片电气参数一致性的有效方法,在使用本工艺之前,芯片径向电阻的非均匀性在20%左右。使用本工艺后,非均匀性减小到10%以内,一般可以控制在6%左右。有效地解决了普通设备加工特殊硅片的技术... 本文叙述了在通用扩散炉上实现大面积超厚硅片电气参数一致性的有效方法,在使用本工艺之前,芯片径向电阻的非均匀性在20%左右。使用本工艺后,非均匀性减小到10%以内,一般可以控制在6%左右。有效地解决了普通设备加工特殊硅片的技术问题。 展开更多
关键词 扩散 压力传感器 传感器
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扩散硅压阻式压力传感器非线性误差纠正方法 被引量:8
14
作者 杨秋菊 王彤 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期466-472,共7页
针对扩散硅压阻式压力传感器非线性误差纠正易受到误差传递算法的影响,导致纠正后最大相对波动较高的问题,本文提出基于恢复函数的压力传感器非线性误差纠正方法。采集扩散硅压阻式压力传感器信号数据,去除噪音信号,以恢复函数为基础,... 针对扩散硅压阻式压力传感器非线性误差纠正易受到误差传递算法的影响,导致纠正后最大相对波动较高的问题,本文提出基于恢复函数的压力传感器非线性误差纠正方法。采集扩散硅压阻式压力传感器信号数据,去除噪音信号,以恢复函数为基础,设计传感器的非线性误差传递算法;利用支持向量机算法构建非线性误差校正模型,再通过遗传算法优化模型参数,实现误差的良好补偿。实验结果表明:本文所提出的纠正方法应用效果与文献相比,传感器的最大相对波动分别降低了13.53%与7.08%,具有更优的应用性能,值得推广。 展开更多
关键词 恢复函数 扩散压力传感器 非线性误差 校正模型 支持向量机 遗传算法 测量误差分布 补偿
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微型硅压阻式压力传感器研制 被引量:13
15
作者 王永洪 张明义 +1 位作者 高强 王鹏 《传感器与微系统》 CSCD 2017年第11期106-108,共3页
结合多晶硅材料的压力敏感特性,通过在硅膜片上沉淀多晶硅压敏电阻及精密的微型化封装工艺,设计了微型硅压阻式土压力和孔隙水压力传感器。传感器通过将硅膜片在压力下的电阻值变化转换为电信号输出,通过标定实验得出:传感器的零点输出... 结合多晶硅材料的压力敏感特性,通过在硅膜片上沉淀多晶硅压敏电阻及精密的微型化封装工艺,设计了微型硅压阻式土压力和孔隙水压力传感器。传感器通过将硅膜片在压力下的电阻值变化转换为电信号输出,通过标定实验得出:传感器的零点输出小,动态频响高,线性拟合度高,且适用于监测精度要求高的实际工程及受尺寸限制的室内模型试验。 展开更多
关键词 微型 压力 孔隙水压力
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TPMS硅基压阻式压力传感器的研制 被引量:5
16
作者 张艳红 刘兵武 +3 位作者 刘理天 张兆华 谭智敏 林惠旺 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第05B期1822-1825,共4页
轮胎压力监测系统(TPMS)对压力传感器越来越大的市场需求使得这类传感器再次成为一个研究热点.商业领域对新一代压力传感器的要求是小尺寸、高性能、低价格,针对在30μm厚度的硅杯方形薄膜上采用新型折线形状和位置的压敏电阻,设计并制... 轮胎压力监测系统(TPMS)对压力传感器越来越大的市场需求使得这类传感器再次成为一个研究热点.商业领域对新一代压力传感器的要求是小尺寸、高性能、低价格,针对在30μm厚度的硅杯方形薄膜上采用新型折线形状和位置的压敏电阻,设计并制作了一系列压阻式压力传感器.分析和讨论了膜的面积、电阻形状和位置等参数对压力传感器的灵敏度和线性度的影响.测试得到1000kPa量程下边长为370μm的压力传感器灵敏度和线性度分别为15.5mV/V·FS、0.012%/FS;边长为470μm的传感器的灵敏度和线性度分别为32.2mV/V·FS、0.078%/FS,满足TPMS应用标准.这种器件体积小、成品率高,灵敏度和线性度均得到提高,也可用于医学、航空等其他领域. 展开更多
关键词 压力传感器 灵敏度 线性度 TPMS
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基于V-F变换的硅压阻压力传感器的处理电路 被引量:11
17
作者 张燕琴 邢维巍 景标 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期161-165,共5页
针对硅压阻压力传感器提出了一种基于电桥本身参数的温度自补偿方法,并设计了一种差分输入、双参数输出的高精度处理电路用以获得电桥参数。该电路用简单元件搭建差分输入的电荷平衡式V/F转换器,根据不同组态的频率输出解算电桥参数。... 针对硅压阻压力传感器提出了一种基于电桥本身参数的温度自补偿方法,并设计了一种差分输入、双参数输出的高精度处理电路用以获得电桥参数。该电路用简单元件搭建差分输入的电荷平衡式V/F转换器,根据不同组态的频率输出解算电桥参数。该电路巧妙地利用差分输入方式消除了共模电压引起的误差,巧妙借用参考电阻消除了基准频率的影响,最终的输出频率只与被测量和参考电阻有关。经实验验证,电桥电阻的测量精度能达到0.006 8%,经补偿后的压力传感器精度可达0.039%,相比补偿之前提高了一个数量级。 展开更多
关键词 压力传感器 温度自补偿 V-F变换 电桥电 电荷平衡
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硅四端横向压阻式压力传感器的解析模型 被引量:2
18
作者 周国祥 柯导明 +1 位作者 陈军宁 徐海卫 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第5期634-638,共5页
用摄动法求解了硅横向压阻效应四端器件的偏微分方程.用渐近解的分析方法对所求到的解进行简化,导出了硅横向压阻效应四端压力传感器的输出电压表达式.所得公式能够定量表达输出电压与输入参量和器件几何参数的关系,所得到结果与数值解... 用摄动法求解了硅横向压阻效应四端器件的偏微分方程.用渐近解的分析方法对所求到的解进行简化,导出了硅横向压阻效应四端压力传感器的输出电压表达式.所得公式能够定量表达输出电压与输入参量和器件几何参数的关系,所得到结果与数值解和实验结果吻合. 展开更多
关键词 效应 四端器件 解析模型 压力传感器 摄动法
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扩散硅压力传感器性能优化研究 被引量:7
19
作者 吴宪平 胡美凤 《传感技术学报》 CAS CSCD 1992年第3期1-6,共6页
本文论述了实现扩散硅压力传感器性能优化的一些技术措施、设计原理和工艺技术.采用矩形双岛硅膜结构等新型微机械结构可提高灵敏度和精度并实现过压保护;通过改善工艺并进行表面钝化、改进封装工艺与结构等可改善稳定性;用恒压源及三... 本文论述了实现扩散硅压力传感器性能优化的一些技术措施、设计原理和工艺技术.采用矩形双岛硅膜结构等新型微机械结构可提高灵敏度和精度并实现过压保护;通过改善工艺并进行表面钝化、改进封装工艺与结构等可改善稳定性;用恒压源及三极管补偿法和等效电阻最佳耦合法可对其灵敏度、零位温度系数进行补偿;采用各向异性腐蚀工艺技术可实现集成化生产. 展开更多
关键词 压力传感器 扩散 性能
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硅压阻式压力传感器非线性误差校正方法 被引量:16
20
作者 蒋小燕 徐大诚 +2 位作者 杨成 谢维钦 王文襄 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2006年第1期76-78,84,共4页
利用ZMD31020传感器信号处理器,实现了硅压阻式传感器的非线性及温度补偿。通过软件输入预先设定的数字量给ZMD31020处理器的存贮空间,可实现硅压阻式压力传感器(PRT)的零点输出、热零点漂移、满量程输出、热灵敏度漂移和非线性的高精... 利用ZMD31020传感器信号处理器,实现了硅压阻式传感器的非线性及温度补偿。通过软件输入预先设定的数字量给ZMD31020处理器的存贮空间,可实现硅压阻式压力传感器(PRT)的零点输出、热零点漂移、满量程输出、热灵敏度漂移和非线性的高精度校准和补偿。传感器的输出精度达到了0.275%。 展开更多
关键词 压力传感器 信号调理 软件补偿
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