專利名稱：數(shù)字式壓力傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種傳感器，具體涉及一種成本低廉并且具有高效能的全溫補(bǔ)償 等優(yōu)點(diǎn)的數(shù)字式壓力傳感器。
背景技術(shù)：
目前，市場上存在和銷售的硅壓力傳感器，都是基于硅壓阻原理來測量壓力的。 由于硅材料本身的特性，硅壓力傳感器具有溫度漂移大的特點(diǎn)，在工業(yè)溫度范圍(-40 85°C)內(nèi)，很難獲得高的精度和穩(wěn)定度。雖然有些廠家對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了嚴(yán)格的校準(zhǔn)，但由于校 準(zhǔn)方法的局限，產(chǎn)品只能在指定溫度點(diǎn)(一般為25°C)達(dá)到精度要求；也有一些內(nèi)帶單片 機(jī)的產(chǎn)品，采用了查表法來擴(kuò)展保證精度的溫度范圍，但由于查表法要求大量測試數(shù)據(jù)，需 要產(chǎn)品帶有很大內(nèi)存，測試大量數(shù)據(jù)，導(dǎo)致生產(chǎn)成本的提高，最終，只能在常溫下測幾個(gè)，然 后通過插值法來補(bǔ)償，根本無法完成全溫區(qū)的校準(zhǔn)。

實(shí)用新型內(nèi)容發(fā)明目的為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實(shí)用新型提供一種成本低廉并且 具有高效能的全溫補(bǔ)償?shù)葍?yōu)點(diǎn)的數(shù)字式壓力傳感器。技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的數(shù)字式壓力傳感器，包括傳感器壓 力檢測芯片、溫度傳感器、信號(hào)放大模塊、CPU、DA模塊和電源模塊，所述傳感器壓力芯片將 檢測到的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，所述溫度傳感器檢測傳感器壓力芯片的工作溫度并轉(zhuǎn) 化為電壓信號(hào)，兩種電壓信號(hào)通過信號(hào)放大模塊進(jìn)行放大和AD變換；經(jīng)放大和AD變換后的 信號(hào)進(jìn)入CPU，CPU求出實(shí)際壓力后通過DA模塊變換成模擬電壓并輸出；所述的電源模塊對(duì) 輸入的電源進(jìn)行穩(wěn)壓和濾波處理。所述的傳感器壓力芯片為硅壓力敏感芯片。所述的硅壓力敏感芯片背后設(shè)有溫度傳感器，所述溫度傳感器緊貼硅壓力敏感芯 片安裝。測量的壓力信號(hào)也可采用數(shù)字方式輸出，如SPI、I2C、PWM、UART等。有益效果本實(shí)用新型的數(shù)字式壓力傳感器，通過采用溫度傳感器對(duì)硅壓力敏感 元件的工作溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測；采用單片機(jī)對(duì)溫度和壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理；最 終得到全溫區(qū)溫度傳感器傳遞函數(shù)的解析式和全溫區(qū)壓力傳感器傳遞函數(shù)的解析式；能夠 實(shí)現(xiàn)全溫區(qū)的溫度補(bǔ)償；同時(shí)，具有成本低廉和適用性廣泛等優(yōu)點(diǎn)。

附圖為本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作更進(jìn)一步的說明。[0011]如附圖所示，本實(shí)用新型的數(shù)字式壓力傳感器，包括傳感器壓力檢測芯片、溫度傳 感器、信號(hào)放大模塊、CPU、DA模塊和電源模塊，所述傳感器壓力芯片將檢測到的壓力信號(hào)轉(zhuǎn) 換為電壓信號(hào)，所述溫度傳感器檢測傳感器壓力芯片的工作溫度并轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，兩種 電壓信號(hào)通過信號(hào)放大模塊進(jìn)行放大和AD變換；經(jīng)放大和AD變換后的信號(hào)進(jìn)入CPU，CPU 求出實(shí)際壓力后通過DA模塊變換成模擬電壓并輸出；所述的電源模塊對(duì)輸入的電源進(jìn)行 穩(wěn)壓和濾波處理。其中，傳感器壓力芯片為硅壓力敏感芯片；硅壓力敏感芯片背后設(shè)有溫度傳感器， 溫度傳感器緊貼硅壓力敏感芯片安裝；測量的壓力信號(hào)也可采用數(shù)字方式輸出，如SPI、 I2C、PWM、UART 等。本實(shí)用新型的數(shù)字式壓力傳感器在使用時(shí)，采用溫度傳感器對(duì)硅壓力敏感元件的 工作溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測；采用單片機(jī)對(duì)溫度和壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理；對(duì)實(shí)際溫 度值、溫度傳感器輸出信號(hào)進(jìn)行二維數(shù)據(jù)擬合，得到全溫區(qū)溫度傳感器傳遞函數(shù)的解析式； 對(duì)實(shí)際壓力、實(shí)際溫度、壓力傳感器輸出信號(hào)進(jìn)行三維數(shù)據(jù)擬合，得到全溫區(qū)壓力傳感器傳 遞函數(shù)的解析式；用二個(gè)函數(shù)對(duì)測得的溫度信號(hào)和壓力信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)校準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了全溫區(qū) 的溫度補(bǔ)償；本實(shí)用新型也可用于壓力檢測元件是其他材料(如濺射薄膜等)的場合，或被 測量是其他物理量且需要全溫區(qū)校準(zhǔn)的場合。在具體的生產(chǎn)制造過程中，對(duì)于批量生產(chǎn)的同型號(hào)產(chǎn)品，由于具有相同的電路結(jié) 構(gòu)，所以具有相同的解析式，解析式的獲取工作只需在設(shè)計(jì)時(shí)做一次，即可做在單片機(jī)的軟 件中；對(duì)于批量生產(chǎn)的同型號(hào)產(chǎn)品，各個(gè)成品的參數(shù)離散表現(xiàn)為解析式的系數(shù)變化，因此只 須保存各自的系數(shù)即可，相比查表法，對(duì)內(nèi)部存儲(chǔ)器的需求是很少的；由于解析式相同，生 產(chǎn)校準(zhǔn)只需針對(duì)具體的解析式測幾個(gè)特定的點(diǎn)即可，可以大大降低校準(zhǔn)測試的工作量；在 提高精度、拓寬工作溫度范圍和提高成品成品率的同時(shí)，能夠降低產(chǎn)品的成本和能源消耗。以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和 潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種數(shù)字式壓力傳感器，其特征在于包括傳感器壓力檢測芯片、溫度傳感器、信號(hào) 放大模塊、CPU、DA模塊和電源模塊，所述傳感器壓力芯片將檢測到的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓 信號(hào)，所述溫度傳感器檢測傳感器壓力芯片的工作溫度并轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，兩種電壓信號(hào) 通過信號(hào)放大模塊進(jìn)行放大和AD變換；經(jīng)放大和AD變換后的信號(hào)進(jìn)入CPU，CPU求出實(shí)際 壓力后通過DA模塊變換成模擬電壓并輸出；所述的電源模塊對(duì)輸入的電源進(jìn)行穩(wěn)壓和濾 波處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字式壓力傳感器，其特征在于所述的傳感器壓力芯片為 硅壓力敏感芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字式壓力傳感器，其特征在于所述的硅壓力敏感芯片背 后設(shè)有溫度傳感器，所述溫度傳感器緊貼硅壓力敏感芯片安裝。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種數(shù)字式壓力傳感器，包括傳感器壓力檢測芯片、信號(hào)放大模塊、CPU、DA模塊和電源模塊，傳感器壓力芯片將檢測到的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)通過信號(hào)放大模塊進(jìn)行放大和AD變換；經(jīng)放大和AD變換后的信號(hào)進(jìn)入CPU，CPU求出實(shí)際壓力后通過DA模塊變換成模擬電壓并輸出。本實(shí)用新型的數(shù)字式壓力傳感器，通過采用溫度傳感器對(duì)硅壓力敏感元件的工作溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測；采用單片機(jī)對(duì)溫度和壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理；最終得到全溫區(qū)溫度傳感器傳遞函數(shù)的解析式和全溫區(qū)壓力傳感器傳遞函數(shù)的解析式；能夠?qū)崿F(xiàn)全溫區(qū)的溫度補(bǔ)償；同時(shí)，具有成本低廉和適用性廣泛等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01L1/18GK201788042SQ20102055631
公開日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者王建中 申請(qǐng)人:南京華敏電子有限公司