機電工程-new董健-final

1、1.具體實現(xiàn)時，先用我WCT—1P—C可程式高低溫試驗機對各壓敏電阻的環(huán)境溫度進行變化….2.上述12種情況中，只可能有一種情況使橋路平衡方程組有解。根據(jù)橋路的對稱性，應該是成對解，請作者復核！3.在信號測試中，作者應將不加補償時與加補償時的信號測試對比！壓阻式?jīng)_擊硅微機械加速度傳感器的溫度補償董健(浙江工業(yè)大學機械制造及自動化教育部重點實驗室杭州310014)摘要：文中給出了一種壓阻式?jīng)_擊硅微機械加速度傳感器的零位溫度漂移和靈敏度溫度

2、漂移的補償方法與實現(xiàn)。沖擊硅微機械加速度傳感器的四個壓敏電阻構(gòu)成惠斯通全橋連接。該方法采用串并聯(lián)電阻來補償加速度傳感器的零位溫度漂移，采用在電源后串聯(lián)二極管來補償加速度傳感器的靈敏度溫度漂移。具體實現(xiàn)時，先采用高低溫試驗機對各壓敏電阻的環(huán)境溫度進行變化，通過設計的接口檢測電路測量出四個壓敏電阻阻值隨溫度變化值。然后用設計的應用軟件計算出補償電阻值、補償電阻在橋路中的位置以及串聯(lián)二極管的數(shù)量。最后根據(jù)計算結(jié)果給出了沖擊硅微機械加速度傳感器

3、實際的信號檢測電路。關(guān)鍵詞：零位溫度漂移，靈敏度溫度漂移，補償，串并聯(lián)電阻中圖分類號：TP2120前言表明沖擊加速度傳感器是測量侵徹型撞擊、工程沖擊實驗、爆炸實驗的核心器件，在航空、電子、汽車以及軍事等領(lǐng)域有著重要的應用。采用MEMS工藝制作的沖擊硅微機械加速度傳感器具有體積小、成本低、批量生產(chǎn)等優(yōu)點，更具有開發(fā)應用的價值。壓阻式?jīng)_擊硅微機械加速度傳感器相對于電容式?jīng)_擊硅微機械加速度傳感器具有制作工藝簡單，動態(tài)響應特性和輸出信號線性度好

4、，外圍測量電路簡單的優(yōu)點。但是，壓阻式?jīng)_擊硅微機械加速度傳感器在承受沖擊時壞境溫度變化較大，壓敏電阻隨溫度而產(chǎn)生變化，測量信號容易產(chǎn)生溫度漂移。因此，壓阻式?jīng)_擊硅微機械加速度傳感器的溫度補償在傳感器信號測試過程中非常重要，直接影響到傳感器的測試精度。本文針對一種全橋連接的壓阻式?jīng)_擊硅微機械加速度傳感器，提出了它的零位溫度漂移和靈敏度溫度漂移的補償方法和具體實現(xiàn)。根據(jù)補償原理，我們采用在橋路中串并聯(lián)電阻的方法來補償加速度傳感器零位溫度漂移

5、，采用在電源后串聯(lián)二極管的方法來補償加速度傳感器靈敏度溫度漂移。具體實現(xiàn)時，先斷開加速度傳感器各壓敏電阻間的連接線，將加速度傳感器放置于WCT—1P—C可程式高低溫試驗機中，改變加速度傳感器的的環(huán)境溫度，通過設計的接口檢測電路單獨測量出四個壓敏電阻阻值隨溫度變化值，然后用設計的應用軟件計算出補償電阻值、補償電阻在橋路中的位置以及串聯(lián)二極管的數(shù)量，再根據(jù)計算構(gòu)建補償電路。實際測試結(jié)果表明，該補償方法能有效地補償加速度傳感器的溫度效應。1沖

6、擊微機械加速度傳感器的結(jié)構(gòu)[1]壓阻式?jīng)_擊硅微機械加速度傳感器的設計版圖如圖1所示。在硅片平面內(nèi)設計了兩個分布方向相反結(jié)構(gòu)相同的懸臂梁，每個懸臂梁頂端通過硼擴散3所示12種情況，相應的橋路平衡公式為調(diào)整公式（1）（2）中和的位置。sRpR表1串并聯(lián)形式sRpR置于sR1R置于pR2R置于sR1R置于pR3R置于sR1R置于pR4R置于sR2R置于pR1R置于sR2R置于pR3R置于sR2R置于pR4R置于sR3R置于pR1R置于sR3R

7、置于pR2R置于sR3R置于pR4R置于sR4R置于pR1R置于sR4R置于pR2R置于sR4R置于pR3R上述12種情況中，只可能有二種情況使橋路平衡方程組有解。只要找出其中一種情況就找到了我們所需要的零位溫度漂移補償電路的串并聯(lián)形式和串并聯(lián)電阻值。1.31.3加速度傳感器的靈敏度溫度漂移補償原理當溫度升高時，傳感器的靈敏度要降低，此時可適當提高電橋的電源電壓，使電橋的輸出不改變，就可以達到補償?shù)哪康模环粗疁囟冉档蜁r，傳感器的靈敏度升

8、高，此時可適當降低電橋的電源電壓，仍使輸出保持不變，即能達到補償目的。半導體二極管恰好具有這樣的負溫度特性（溫度每升高1℃時，正向壓降要減小2.0mV左右）。如圖4所示在采用恒壓源供電的檢測電路中，可以在電源回路中串聯(lián)適當數(shù)量的二極管來達到靈敏度溫度補償?shù)哪康腫3]。圖4靈敏度溫度漂移補償電路二極管的數(shù)量由下式?jīng)Q定nTUn?????0（3）式中，為溫度變化的范圍，電橋橋壓變化T?0U?的數(shù)值，二極管PN結(jié)正向壓降的溫度系數(shù)。?對于全橋聯(lián)

9、接，溫度變化時，為保持傳感器靈敏度不變，電橋橋壓需要變化的數(shù)值為0U?TTCUU???00?（4）式中，為溫度變化的范圍，電橋橋壓，T?0U擴散電阻靈敏度溫度系數(shù)。?TC將式（4）代入式（3），則有????TCUn0（5）式中，為電橋輸入電壓，擴散電阻靈敏度0U?TC溫度系數(shù)，二極管PN結(jié)正向壓降的溫度系數(shù)。?2加速度傳感器的溫度補償實現(xiàn)2.12.1零位溫度漂移補償?shù)膶崿F(xiàn)如圖5所示，具體操作時，先斷開加速度傳感器各壓敏電阻間的連接線，將