半導體壓阻式壓力傳感器信號調(diào)理的研究.pdf

1、傳感器技術(shù)有著極其廣泛韻應用領(lǐng)域，在推動發(fā)展經(jīng)濟與社會進步方面起著重要的作用。半導體壓阻式壓力傳感器是利用半導體材料硅的壓阻效應，采用壓阻全橋原理設計制成的，具有靈敏度高、動態(tài)響應快、測量精度高、穩(wěn)定性好、工作溫度范圍寬、易于小型與微型化、便于批量生產(chǎn)與使用方便等特點，是一種發(fā)展迅速、應用廣泛的新型傳感器。但由于半導體才材料的溫度特性，半導體壓阻式壓力傳感器會產(chǎn)生溫度漂移現(xiàn)象，這在相當程度上限制了半導體壓阻式壓力傳感器的使用。因此，對半

2、導體壓阻式壓力傳感器進行溫度特性補償顯得尤為重要。
　　 半導體壓阻式壓力傳感器的信號調(diào)理包括零點失調(diào)（ZeroOffset，Zero-O）補償、零點溫度漂移(ZeroTemperatureDrift，Zero-TD)補償、靈敏度失調(diào)（SensitivityOffset，Sensitivity-O）補償、靈敏度溫度漂移(SensitivityTemperatureDrift，Sensitivity-TD)補償以及線性度失調(diào)(Li

3、nearityOffset)補償，其信號調(diào)理方法可分為傳統(tǒng)與現(xiàn)代兩種信號調(diào)理方法。傳統(tǒng)信號調(diào)理方法普遍采用完全模擬的方式對傳感器輸出信號進行校準與補償，其生產(chǎn)成本較高，常用于對測量精度要求不高的情況，主要包括雜質(zhì)摻雜補償法、電子器件補償法等。而隨著低價格、可編程數(shù)字器件的出現(xiàn)，采用數(shù)字方式調(diào)整模擬系統(tǒng)，并可將獨立的校正參數(shù)保存在不揮發(fā)數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)的現(xiàn)代信號調(diào)理方法成為了可能。現(xiàn)代信號調(diào)理方法現(xiàn)已發(fā)展為數(shù)字傳感信號處理器(DSSP)與模擬

4、傳感信號處理器(ASSP)兩種技術(shù)，其中DSSP技術(shù)的缺點主要表現(xiàn)在軟件的復雜性、響應時間長以及需要一定的內(nèi)存開銷。
　　 在對精度要求不高(1～3％)的工業(yè)控制領(lǐng)域中，半導體壓阻式壓力傳感器的信號調(diào)理可以不需要對線性度進行補償，并可近似認為傳感器零點漂移與靈敏度漂移分別與溫度的變化成線性關(guān)系。
　　 本論文應用一種新的ASSP技術(shù)，研制出采用微機電系統(tǒng)(MEMS)結(jié)構(gòu)設計的半導體壓阻式壓力傳感器信號調(diào)理芯片——IMS5