CN203241176U - 压力传感器的非线性补偿电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种压力传感器的非线性补偿电路，利用硬件技术进行非线性补偿，该补偿电路包括激励电压源Vr、非线性补偿运算电路、压力传感器电桥和信号放大电路，信号放大电路的输出端通过分压电阻R1和分压电阻R2分压后经输入电阻R3与非线性补偿运算电路的输入负端连接，激励电压源Vr通过输入电阻R5接在非线性补偿运算电路的输入正端，将压力传感器电桥感受到的压力信号经信号放大电路放大，通过改变分压电阻的比值，以适当比例与激励电压源Vr合成后，给压力传感器电桥供电，从而实现对压力传感器的非线性补偿，且信号放大电路可施以数字调试零位和满度，减小了调试过程中更换电阻带来的精度低、稳定度差的影响，可实现低成本、高精度的压力测量。
Description
技术领域
本实用新型涉及压力传感器领域，具体地说，涉及压力传感器的补偿电路。
背景技术
压力传感器是工业过程、气象、环保乃至国防工程各领域应用广泛的测量仪器，受材料、工艺技术的限制，大部分的压力传感器特别是电桥（电阻）输出型的传感器，当压力信号线性变化时，传感器输出电压并不是线性的，由此会带来接近1%的误差，使传感器的测量精度很低。
对于具有非线性特性的压力传感器，现有的处理方式有两种，一种是不进行非线性补偿，直接将传感器的输出信号进行放大，给后续显示仪表或控制系统，前提是对测量精度的要求不高；另一种是对其非线性进行补偿，采用的方法有查表法、曲线拟合法和神经网络法，这三种方法均是采用单片机，通过对压力传感器进行系列参数的测试，将测试后的参数经软件进行处理，这样得到的输出信号消除了非线性带来的影响，使测量精度大为提高，但由此也带来材料成本的提高，耗费人力、花费时间，从而使传感器的制作成本增大，不能及时批量供货。
实用新型内容
本实用新型针对现有压力传感器存在的测量精度低、成本高等上述问题，提供了一种压力传感器的非线性补偿电路，该非线性补偿电路可以实现压力传感器的高精度测量，且成本低，易于传感器的批量生产。
本实用新型的技术方案：一种压力传感器的非线性补偿电路，包括激励电压源Vr、非线性补偿运算电路、压力传感器电桥和信号放大电路。信号放大电路的输出端通过分压电阻R1和分压电阻R2分压后经输入电阻R3与非线性补偿运算电路的输入负端连接，激励电压源Vr通过输入电阻R5接在非线性补偿运算电路的输入正端后与信号放大电路的输出电压形成减法电路；非线性补偿运算电路的输出端与压力传感器电桥的供电电压正端连接，压力传感器电桥的输出端与信号放大电路的输入端连接，压力传感器电桥的供电电压负端接信号地。
优选的是，信号放大电路采用具有可调整零位、满度的可编程增益放大器PGA。
本实用新型的有益效果：本实用新型利用硬件技术进行非线性补偿，将压力传感器电桥感受到的压力（即电压）信号经信号放大电路放大，通过改变分压电阻的比值，以适当比例与激励电压源Vr合成后给压力传感器电桥供电，使非线性补偿运算电路的输出电压随压力传感器电桥输出电压灵敏度的增大而减小，减少的量恰好与压力传感器电桥输出电压灵敏度递增的值大小相等、方向相反，从而实现对压力传感器的非线性补偿，且压力传感器的量程一经确定，补偿参数就能确定，易于批量生产，可做到非线性误差≤0.025%FS。本实用新型的信号放大电路采用具有可调零位、满度的可编程增益放大器PGA，可施以数字调试零位和满度，减小了由于调试过程中更换电阻带来的精度低、稳定度差的影响，进一步提高了压力传感器的测量精度和稳定性。
附图说明
附图1为本实用新型具体实施方式的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。
一种压力传感器的非线性补偿电路，包括激励电压源Vr、非线性补偿运算电路、压力传感器电桥和信号放大电路。信号放大电路的输出端通过分压电阻R1和分压电阻R2分压后经输入电阻R3与非线性补偿运算电路的输入负端连接，激励电压源Vr通过输入电阻R5接在非线性补偿运算电路的输入正端后与信号放大电路的输出电压形成减法电路；非线性补偿运算电路的输出端与压力传感器电桥的供电电压正端连接，该输出端的电压作为压力传感器电桥的激励源，用于给压力传感器电桥供电；压力传感器电桥的输出端与信号放大电路的输入端连接，压力传感器电桥的供电电压负端接信号地。
上述激励电压源Vr为基准电压源。
上述压力传感器电桥（电阻）的四个臂为等臂。
本实例适合输出曲线为上抛物线型的压力传感器，其最大非线性误差出现在量程中点，信号放大电路采用具有数字可调零位、满度的可编程增益放大器PGA。
工作原理：压力传感器电桥将感受到的压力信号转换为电压信号，该电压信号经信号放大电路放大并通过分压电阻R1和分压电阻R2分压后作为非线性补偿运算电路的输入负端电压，压力传感器的激励电压源电压作为非线性补偿运算电路的输入正端电压，从而形成减法电路，经非线性补偿运算电路后再给压力传感器电桥供电，可实现对输出信号灵敏度递增（或递减）的电桥输出型压力传感器的非线性补偿。当压力传感器的灵敏度递增时，如附图所示，只要改变R1、R2的比值，就可使非线性补偿运算电路的输出电压随压力传感器电桥输出电压灵敏度的增大而减小，如果R1和R2的比值选择合适，就可使非线性补偿运算电路的输出电压随电桥输出电压灵敏度的增大而减小，减少的量恰好与压力传感器灵敏度递增的值大小相等、方向相反，从而就实现了压力传感器的非线性补偿。
以上是本实用新型的基本原理及特征，本实用新型具体实施方式不能仅限于此，对于本行业的技术人员来说，在未脱离本实用新型思路的前提下，还可做出其他类似的改变，而这都应视为本实用新型权利要求书所要求的保护范围。
Claims (2)
1.一种压力传感器的非线性补偿电路，其特征在于：包括激励电压源Vr、非线性补偿运算电路、压力传感器电桥和信号放大电路，信号放大电路的输出端通过分压电阻R1和分压电阻R2分压后经输入电阻R3与非线性补偿运算电路的输入负端连接，激励电压源Vr通过输入电阻R5接在非线性补偿运算电路的输入正端后与信号放大电路的输出电压形成减法电路；非线性补偿运算电路的输出端与压力传感器电桥的供电电压正端连接，压力传感器电桥的输出端与信号放大电路的输入端连接，压力传感器电桥的供电电压负端接信号地。
2.根据权利要求1所述的压力传感器的非线性补偿电路，其特征在于：信号放大电路采用具有可调零位、满度的可编程增益放大器PGA。
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