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壓阻式高溫壓力傳感器溫度補償與信號調理設計與測試
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作者:
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中北大學(xué)

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基金項目:

山西省重點(diǎn)研發(fā)計劃項目(201903D121123) 山西省自然科學(xué)基金項目(項目編號:201801D121157、201801D221203)


Design and test of temperature compensation and signal conditioning of piezoresistive high temperature pressure sensor
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    摘要:

    設計制作了一種集成信號調理電路的高溫壓阻式壓力傳感器,包含倒裝式的壓敏敏片、無(wú)源電阻溫度補償電路和信號調理電路組成。壓敏芯片的制作采用SOI材料和MEMS標準工藝,溫度補償和信號調理電路采用高溫電子元件。試驗表明,無(wú)源電阻溫度補償具有顯著(zhù)的效果。此外,采用了高溫信號調理電路來(lái)提高傳感器的輸出靈敏度,通過(guò)溫度補償來(lái)降低輸出靈敏度。與傳統的經(jīng)驗算法相比,所提出的無(wú)源電阻溫度補償技術(shù)具有更小的溫度漂移,在220℃條件下傳感器輸出靈敏度為4.93mV/100KPa,傳感器靈敏度為總體測量精度為±2%FS。此外,由于柔性傳感器的輸出電壓可調,因此不需要使用一般的電壓轉換器隨動(dòng)壓力變送器,這大大降低了測試系統的成本,有望在惡劣環(huán)境下的壓力測量中得到高度應用。

    Abstract:

    A high-temperature piezoresistive pressure sensor with integrated signal conditioning circuit is designed and manufactured, which consists of flip-chip pressure sensitive film, passive resistance temperature compensation circuit and signal conditioning circuit.The production of pressure-sensitive chips uses SOI materials and MEMS standard technology, and the temperature compensation and signal conditioning circuits use high-temperature electronic components.Experiments show that passive resistance temperature compensation has significant effects. In addition, a high-temperature signal conditioning circuit is used to improve the output sensitivity of the sensor, and temperature compensation is used to reduce the output sensitivity.Compared with the traditional empirical algorithm, the proposed passive resistance temperature compensation technology has a smaller temperature drift,The output sensitivity of the sensor is 4.93mV/100KPa under the condition of 220℃, and the overall measurement accuracy of the sensor is ±2%FS..In addition, because the output voltage of the flexible sensor is adjustable, there is no need to use a general voltage converter to follow the pressure transmitter, which greatly reduces the cost of the test system, and is expected to be highly applied in pressure measurement in harsh environments.

    參考文獻
    相似文獻
    引證文獻
引用本文

薛勝方,梁庭,雷程,李志強,單存良.壓阻式高溫壓力傳感器溫度補償與信號調理設計與測試計算機測量與控制[J].,2021,29(2):256-261.

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歷史
  • 收稿日期:2020-11-28
  • 最后修改日期:2020-12-23
  • 錄用日期:2020-12-24
  • 在線(xiàn)發(fā)布日期: 2021-02-08
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