CN201293698Y - 带温度补偿电路的压力变送器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种带温度补偿电路的压力变送器，包括压力传感器以及与其相接且将所述压力传感器所输出信号转换为4－20mA标准电流信号的信号调制电路，所述压力传感器为压阻式压力传感器且其为由扩散硅制的应变片组成的惠斯通电桥，还包括对惠斯通电桥的工作温度进行检测的温度采样电路，所述信号调制电路由对压阻式压力传感器所输出信号进行放大、非线性补偿和温度补偿的信号调理电路以及与信号调理电路相接的V/I转换电路，所述温度采样电路接信号调理电路。本实用新型结构简单合理、所用器件少且成本低、工作性能稳定可靠，能够有效解决现有压力变送器的温度飘移问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种压力变送器，尤其是涉及一种用于液体压力、流量及液位等工业控制领域中的带温度补偿电路的压力变送器。
背景技术
压阻式压力传感器是应用最广泛的压力传感器之一，它是利用硅的压阻效应和微电子技术制成的，具有灵敏度高、动态响应好、准确度高、易于微型化和集成化等特点。但由于它是由半导体材料制成的，因此传感器的输出值不只决定于输入的压力，还会受到环境温度变化的影响，从而产生温度漂移现象。再加上其本身所存在的非线性问题，器件在封装加工过程中受到的应力影响，使测量精度难以满足精密压力测量的需要。
压力传感器是传感器世界中很重要的一种类型，它已经基本实现了系列化、标准化，并且进一步向小型化，集体化，智能化和高精度方向发展，但是零点漂移，温度漂移，非线形问题仍然是尚未完全解决的问题，温度漂移产生交叉灵敏度，是影响传感器精度的最主要的原因。解决温度漂移的方法为温度补偿，有硬件补偿方法和软件补偿方法。硬件补偿主要是采用硬件电路来消除其影响，但难以做到全额补偿，且存在补偿电路硬件漂移等问题；软件补偿可以分为数值分析法和人工智能法，数值分析法中主要是最小二乘法拟合和多段折线法拟合，但是由于其本身算法的不完善不能够对数据进行完全拟合。
目前，市场上存在的压力变送器普遍温度漂移过大，在全温区漂移达到1％之多，而高精度的压力变送器成本较高，一款全温区0.2％精度的变送器售价往往在2000元，市场上很多用户承担不了如此高的价格。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种带温度补偿电路的压力变送器，其结构简单合理、所用器件少且成本低、工作性能稳定可靠，能够有效解决现有压力变送器的温度漂移问题。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种带温度补偿电路的压力变送器，包括压力传感器以及与其相接且将所述压力传感器所输出信号转换为4-20mA标准电流信号的信号调制电路，其特征在于：所述压力传感器为压阻式压力传感器且其为由扩散硅制的应变片组成的惠斯通电桥，还包括对惠斯通电桥的工作温度进行检测的温度采样电路，所述信号调制电路由对压阻式压力传感器所输出信号进行放大、非线性补偿和温度补偿的信号调理电路以及与信号调理电路相接的V/I转换电路组成，所述温度采样电路接信号调理电路。
所述惠斯通电桥的激励源为恒流源激励且其负激励端经电阻R后接地，所述负激励端为温度采样电路对惠斯通电桥的温度采集点。
所述信号调理电路为芯片PGA309。
所述V/I转换电路为芯片XTR117。
所述温度采样电路为数字温度传感器。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点，1、不仅结构简单合理、所用器件少且成本低、加工制作方便、使用操作简便；2、采用普通的扩散硅芯体，通过专用的温度补偿电路，对温度进行补偿，可以自由迁移量程、改变增益，能偶对零点偏移和增益进行精细校准；另外，通过输入端和输出端的带限滤波，使输出噪声降到最低；3、其温度补偿电路采用数字化方式，可以最多获得17个温度点的校准值，即使温度的漂移达到15％，也能将之精确的校准成功，在-40到80℃达到0.2％的综合精度，低成本，高可靠；其温度采样采用了测量惠斯通电桥电阻的方式，这样可以避免由于温度突然变化而造成系统误差过大的问题；4、适用范围广，广泛应用在航空、航天、石油、化工、矿山、机械、大坝、地质、水文等行业中，用于测量各种气体和流体的压力。总之，本实用新型的电路成本很低，器件少且工作性能稳定可靠，能够有效解决现有压力变送器的温度漂移问题，实现了很好的性价比，在市场上具有很大的竞争优势。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型的电路原理框图。
图2为图1中惠斯通电桥的电路原理图。
附图标记说明：
1-压阻式压力传感器；3-信号调理电路；4-V/I转换电路；
5-温度采样电路。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括压力传感器以及与其相接且将所述压力传感器所输出信号转换为4-20mA标准电流信号的信号调制电路，其中，所述压力传感器为压阻式压力传感器1且其为由扩散硅制的应变片组成的惠斯通电桥，还包括对惠斯通电桥的工作温度进行检测的温度采样电路5，所述信号调制电路由对压阻式压力传感器1所输出信号进行放大、非线性补偿和温度补偿的信号调理电路3以及与信号调理电路3相接的V/I转换电路4组成，所述温度采样电路5接信号调理电路3。
结合图2，所述惠斯通电桥的激励源为恒流源激励且其负激励端经电阻R后接地，所述负激励端为温度采样电路5对惠斯通电桥的温度采集点。
本实施例中，所述信号调理电路3为芯片PGA309，V/I转换电路4为芯片XTR117。具体工作过程是：所述惠斯通电桥应变产生的压力信号传到调理芯片PGA309，该芯片实现了信号的放大、非线性补偿和温度补偿，最终将压力信号以电压的形式输出到芯片XTR117，芯片XTR117将电压信号转换成电流信号并且该芯片还实现了系统的稳压。所述温度采样电路5为数字温度传感器，即采用数字标定校准的方式，具体是采用测量桥阻的方式测量温度且采用5个温度点的校准方式。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
Claims (5)
1.一种带温度补偿电路的压力变送器，包括压力传感器以及与其相接且将所述压力传感器所输出信号转换为4-20mA标准电流信号的信号调制电路，其特征在于：所述压力传感器为压阻式压力传感器(1)且其为由扩散硅制的应变片组成的惠斯通电桥，还包括对惠斯通电桥的工作温度进行检测的温度采样电路(5)，所述信号调制电路由对压阻式压力传感器(1)所输出信号进行放大、非线性补偿和温度补偿的信号调理电路(3)以及与信号调理电路(3)相接的V/I转换电路(4)组成，所述温度采样电路(5)接信号调理电路(3)。
2.按照权利要求1所述的带温度补偿电路的压力变送器，其特征在于：所述惠斯通电桥的激励源为恒流源激励且其负激励端经电阻R后接地，所述负激励端为温度采样电路(5)对所述惠斯通电桥的温度采集点。
3.按照权利要求1或2所述的带温度补偿电路的压力变送器，其特征在于：所述信号调理电路(3)为芯片PGA309。
4.按照权利要求1或2所述的带温度补偿电路的压力变送器，其特征在于：所述V/I转换电路(4)为芯片XTR117。
5.按照权利要求1或2所述的带温度补偿电路的压力变送器，其特征在于：所述温度采样电路(5)为数字温度传感器。
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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