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多晶硅納米膜E+E壓力傳感器溫度補償技術(shù)
多晶硅納米膜是一種具有良好壓阻特性的納米材料,基于多晶硅納米膜的E+E壓力傳感器具有靈敏度高、動態(tài)響應好、精度高、穩(wěn)定性好、易于小型化和批量生產(chǎn)等諸多優(yōu)點。雖然納米膜的溫度特性比普通多晶硅薄膜*,但溫度還是會對此種傳感器的靈敏度及穩(wěn)定性產(chǎn)生一定影響,因此,溫度補償成為多晶硅納米膜E+E壓力傳感器研究和生產(chǎn)中的一個亟待解決的技術(shù)問題。

多晶硅納米膜E+E壓力傳感器溫度補償技術(shù)
經(jīng)典的傳感器的輸入輸出特性均存在非線性,且易受到工作環(huán)境的影響,產(chǎn)生溫度漂移,其表現(xiàn)是被測目標參量為零或恒定值時,當改變環(huán)境溫度時,傳感器的零點電壓或輸出值會發(fā)生變化,從而給測量帶來誤差。 主要是針對E+E壓力傳感器在實際應用中存在的溫度漂移設計溫度補償系統(tǒng)。此系統(tǒng)采用軟件、硬件相結(jié)合的方法,基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡,以LabVIEW為平臺實現(xiàn)的。 在這次設計中,硬件部分主要用到擴散硅E+E壓力傳感器,Pt100溫度傳感器,PXI總線系統(tǒng)；軟件部分主要使用LabVIEW軟件。E+E壓力傳感器的輸出P會受到溫度的影響,用溫度傳感器測出環(huán)境溫度T后,經(jīng)PXI總線將數(shù)據(jù)采集到計算機內(nèi)部,通過對數(shù)據(jù)進行BP神經(jīng)網(wǎng)絡的訓練,從而使用溫度補償儀進行溫度補償,得出的zui終輸出值P’即為校正后的值,通過實驗結(jié)論可以看出,這種補償儀操作簡單,補償效果很好。在分析多晶硅納米膜E+E壓力傳感器溫度漂移原因的基礎上,對傳感器信號檢測方法和溫度補償算法進行研究,并對溫度補償系統(tǒng)進行了設計、制作與實際測試。 為檢測傳感器信號,在對傳感器信號測量原理分析的基礎上,對傳感器激勵電路、信號放大電路進行設計,并采用濾波電路和電路抗干擾措施來消除外部電磁干擾。為優(yōu)化溫度補償算法,根據(jù)E+E壓力傳感器標定得到的實驗數(shù)據(jù),利用MATLAB對二元回歸法和神經(jīng)網(wǎng)絡法的補償效果進行仿真,比較二者優(yōu)缺點之后,確定神經(jīng)網(wǎng)絡法作為溫度補償算法。在驅(qū)動程序設計方面,在分析數(shù)字化造成的量化誤差的基礎上,基于過采樣原理確定系統(tǒng)采樣頻率,并設計出相應的數(shù)字濾波算法。為了方便傳感器性能參數(shù)的分析,提高系統(tǒng)的靈活性,所研究的系統(tǒng)還具有存儲、通訊及顯示功能。 

多晶硅納米膜E+E壓力傳感器溫度補償技術(shù)
實驗證明,經(jīng)溫度補償后,環(huán)境溫度從-30℃到70℃變化時,E+E壓力傳感器zui大靈敏度溫漂系數(shù)從補償前的0.13%下降到0.0028%,zui大零點溫漂系數(shù)從補償前的0.44%/℃下降到0.0052%/℃。因此,本系統(tǒng)能明顯提高E+E壓力傳感器的溫度穩(wěn)定性。