多晶硅高温压力传感器的芯片内温度补偿!

提出了一种新的改善传感器温度特性的方法.通过在压力传感器芯片上集成多晶硅电阻网络与温度传感器,借助传感器信号处理单元,可以方便地实现对灵敏度系数的补偿.经过补偿,传感器的零点温漂达到1×10-4/℃,灵敏度温漂低于-2×10-4/℃.这种方法补偿的温区宽,具有很强的通用性,使高温压力传感器十分有效的温度补偿方法.     

片上温漂补偿的压阻式压力芯片的设计与制造

为解决硅压阻式压力芯片灵敏度随着温度变化发生漂移的问题,设计了一种在片上集成温度补偿结构的压力芯片。在压力芯片上制备电阻温度系数(TCR)为负数的多晶硅电阻用于分压,调整不同温度下的惠斯通电桥端电压以达到灵敏度补偿的效果。本文的研究包含理论分析、参数计算,并进行了芯片制备和性能测试。性能测试结果表明,补偿后的耐高温封装传感器芯片在-50℃～270℃区间内,温漂为-0.034%FS/℃,简易封装传感器芯片在-40℃～125℃区间内的温漂为-0.008%FS/℃,该补偿芯片的温漂远小于无补偿的压力芯片。     

用于光纤光栅传感器温度补偿方法的研究

本文比较了定长系数线性回归分析法和BP神经网络算法用于补偿温度对光纤光栅压力传感器的影响的效果。回归分析法可以起到一定的补偿作用,但对个别数据点补偿效果不理想。BP网络融合处理后的数据,其零位温度系数和灵敏度温度系数从补偿前的34．5％℃-1和34．2％℃-1分别下降到0．02％℃2-1和0．07％℃-1,提高了近3个数量级,充分证明BP神经网络对光纤光栅压力传感器进行温度补偿的有效性。     

微弱磁场测量用的霍尔元件温度补偿

<正> 根据导线表面所产生的磁场来做电流测量,通常只能对大电流进行。用铟化砷制成的霍尔元件的灵敏度的温窿系数约为0.1%/℃,但是温度随着导线电流的变化而变化,所以霍尔电压的偏移相当大。由于霍尔元件的内阻与温度向同一方向增大,所以采用向霍尔元件加电阻做为负载的方法,不能补偿灵敏度的温度依赖关系。     

正交试验L_(16)(4~5)的线性回归方法在硫酸浸取硫铁矿烧渣工艺条件优化中的应用

本文通过硫酸浸取硫铁矿烧渣工艺条件的实验,讨论五因素四水平正交试验的编码后的线性回归法,解决正交设计L_(16)(4~5)实验中各因素的单项、交互项以及平方项对因变量的影响。在原有试验数据基础上,通过淘汰、增加、线性回归循环方法,得出一个具有统计意义的表示各参数单项、交互作用项及平方项等对实验结果的线性表达式。本实验中反应温度、反应时间、硫酸浓度、硫酸浓度-温度交互作用、硫酸浓度-反应时间交互作用、温度-反应时间交互作用、硫酸过量系数的平方项和硫酸过量系数-温度交互作用对浸出率有显著性影响。规划求解显示,最佳组合为硫酸过量系数1.149、硫酸浓度8.0 mol/L、反应温度100℃、反应时间3.0 hr,预测浸出率为87.14%。     

压电陶瓷传感器的灵敏度温漂误差补偿研究

针对微测系统中压电陶瓷传感器的灵敏度温漂会使其在变化的温度环境中工作时性能不稳定,进而影响检测精度问题,提出了一种基于改进Elman神经网络的压电陶瓷传感器灵敏度温漂误差补偿控制方法。分析了压电陶瓷传感器产生灵敏度温漂现象的原因。以压电陶瓷切削力测量传感器为对象,在不同温度下对传感器的灵敏度进行了标定试验研究。研究结果表明,压电陶瓷传感器在同一温度下工作时具有良好的线性度,在温度变化的环境中工作会伴有灵敏度温漂现象。为了有效补偿灵敏度温漂附加误差,提高检测精度,建立了基于改进Elman神经网络的灵敏度温漂补偿模型,并对模型涉及的学习算法、激励函数、输入输出层节点以及承接层和隐含层节点数等相关内容进行了研究。对比试验验证结果表明,所建立的灵敏度温漂补偿模型对压电陶瓷传感器的灵敏度温漂误差补偿控制效果明显,未经灵敏度温漂补偿,直接按照常温下灵敏度标定结果预测的压电陶瓷传感器加载力和实际加载力之间误差较大,最大误差达到29.16 N,利用本文建立的基于改进Elman神经网路灵敏度温漂补偿模型补偿后,补偿模型的预测力和压电陶瓷传感器的实际加载力最大误差仅0.72 N,有效保证了检测精度。     

一种二阶补偿带隙基准设计

基于分段补偿原理和MOS管的漏极电流是过驱动电压的平方关系函数,提出了一种新颖的二阶补偿结构,仅引入一股与温度成平方关系的电流,既补偿了低温阶段的基准电压,又补偿了高温阶段的基准电压,大大提高了基准电压源随温度变化的稳定性。采用0.5μm BCD工艺对电路进行仿真,结果表明,输出电压为1.24 V,温度范围在-35℃～135℃时,温度系数为2.82 ppm/℃;在低频时,电源抑制比达到了75.6 dB。     

NTC微珠状热敏电阻的各种应用

由于NTC微珠状热敏电阻具备电阻温度系数大、灵敏度高、尺寸小、热惯性小、响应时间短、阻值高以及对温度、压力、浓度、流速、流量、辐射非常敏感等优点,从而得到了广泛的应用。依据不同特性,其应用可分以下几种: 1.利用它的阻温特性,可制作温度计、温度差计、温度控制器、温度补偿     

压阻式传感器热灵敏度漂移的变压源补偿

介绍了一种压阻式传感器灵敏度温度补偿的基本原理 ,并以加速度传感器为例 ,详细阐述了一种实用的变压源补偿电路。文章分析了整个温控电压源电路的温度特性 ,并给出补偿压阻系数的温度系数随温度变化的方法     

温度自补偿型光纤Bragg光栅土压力传感器设计

针对传统土压力传感器长期稳定性差、抗电磁干扰能力不强以及组网难度大等问题,根据传感器与土介质的匹配原则,设计了一种光纤Bragg光栅（FBG）温度自补偿土压力传感器,可实现温度和土压力2个参量的同时测量.对传感器灵敏度系数、匹配性等参数进行了理论分析计算.根据分析结果,加工封装传感器并对其进行了压力校准和温度自补偿性能实验.实验表明：传感器的输出波长分别与温度和土压力均呈线性关系,压力灵敏度系数为272.19 pm/MPa,输出分辨率为0.36％,线性相关度为99.989％;温度灵敏度系数为21.16 pm/℃,线性相关度99.998％,在0～40℃范围内具有良好的温度自补偿能力,其性能参数符合工程应用要求.     

焊接结构光纤Bragg光栅土压力传感器设计

针对传统土压力传感器长期稳定性差、抗电磁干扰能力不强以及组网难度大等问题,根据传感器与土介质的匹配原则,设计了一种焊接结构双膜片光纤Bragg光栅(FBG)温度自补偿土压力传感器,可实现温度和土压力2个参量的同时测量.传感器主要由2个膜片与基体组成,膜片与光栅固定柱一次成型,便于加工封装.对传感器灵敏度系数进行了计算分析.根据分析结果,加工封装传感器并对其进行了压力校准及温度自补偿性能实验.实验结果表明:传感器的输出波长分别与温度和压力呈线性关系,压力灵敏度系数为528.1 pm/MPa,输出分辨率为0.19%,线性相关度99.988%;在5~45℃内温度灵敏度系数为31.9 pm/℃,线性相关度99.998%,传感器在5~45℃范围内具有良好的温度自补偿能力,其性能参数符合工程应用要求.     

夹持式封装低温敏FBG应变传感器的设计

设计了一种两端夹持式封装的低温敏FBG应变传感器.利用金属内、外管产生的膨胀差值引起的光栅波长变化量,与热膨胀和热光效应引起的光栅波长变化量抵消,实现温度补偿,金属内、外管隔及隔温套管与夹持支座内部均采用粘结剂连接后实现对光纤光栅的封装.标定试验表明:该传感器的温度灵敏度为0.78 pm/ ℃,是裸光纤光栅温度灵敏度的7.2%,大大降低了对温度的灵敏性,应变灵敏度系数为1.377 pm/ ℃.     

单晶硅压力传感器温度漂移的补偿方法

介绍了单晶硅压力传感器温度漂移的机理,阐述了采取串并联电阻网络和有源电路分段等综合补偿方法的补偿原理.实验结果表明:在-45～85℃温区内,补偿后,热零点漂移和热灵敏度漂移从±0.5%FS/℃提高到±0.014%FS/℃.     

基于曲率补偿的电流基准源的设计

提出了一种利用分支电流的正负温度系数进行温度补偿的新型设计方法。在传统的电流温度补偿的基础上,通过增加一条分支电流对温度特性进行曲率补偿(二阶温度补偿),并且详细地分析了补偿原理。使用XFAB公司的0.6μm CMOS工艺模型进行仿真模拟,得到了较好的仿真结果:在-40℃～135℃温度范围内,其温度系数达到39.8ppm/℃。     

一种带隙基准源分段线性补偿的改进方法

为了减小带隙基准源的温度系数和提高温度补偿的灵活性,设计了一种改进型分段线性补偿方法。利用双极型晶体管的温度非线性在整个温度区域内产生7段不同斜率的补偿电流,通过电流模形式对基准电压的高阶温度分量进行叠加,进而对带隙基准电压实现精确温度补偿。基于0.25μm BCD工艺设计了一款低温漂高精度的带隙基准源。HSPICE仿真结果表明,在5 V电源电压下,在-40℃~125℃温度范围内,基准电压的温度系数为0.37×10-6/℃,低频时电路的电源抑制比为-85 dB。电源电压在2 V~5 V范围内,基准电压的线性调整率为0.09 mV/V。     

文摘

本文介绍了采用硅集成电路技术研制成的能批量生产的固体电容式压力传感器。该传感器的动态压力范围为350mmHg,压力灵敏度约为1100ppm/mmHg,零位压力补偿温度系数约为+50ppm/℃,压力灵敏度温度系数为-20～+50C,温度间距约为+275ppm/℃。传感器采用的是开口腔或真空密封参考腔。这些温度系数基本上都比以前报导的单块装置的温度系数低。这样低的温度系数在许多应用中可以节省昂贵的温度调试系统。     

基于人工鱼群BP神经网络算法的压力传感器温度补偿研究

为实现压力传感器的温度补偿,采用BP神经网络作为压力传感器软件补偿系统的核心算法,但由于BP神经网络算法易陷入局部极值,因此采用具有全局搜索能力的算法—人工鱼群算法(AFSA)进行优化,得到的结果是压力传感器的线性度提升1个数量级,温度灵敏度系数降低2个数量级,得到了很好的补偿效果。     

硅微角振动陀螺仪温度特性补偿方法研究

在研究硅微角振动陀螺结构和温度特性的基础上,创建了二元高阶多项式补偿模型,并设计了基于STM32F405的硬件补偿电路,实现该陀螺仪实时温度补偿.实验结果表明:温度补偿后的标度因数温度系数和全温零偏稳定性分别由344 ×10-6/℃和441°/h减小为12.6×10-6/℃和40.6°/h,使得该陀螺仪的温度特性有明显改善,验证了该补偿方法的有效性和可行性.     

0.13 μm CMOS电流模式高精度基准源设计

为提升基准源的精度,降低功耗,设计了一种新型带曲率补偿的低功耗带隙基准电路。该电路根据MOS管亚阈值区固有指数关系去补偿PNP型晶体管发射结电压的高阶温度特性,在只增加两股镜像电流下,该带隙基准电路与传统一阶低压带隙基准电路相比,具有低功耗和更低的温漂系数。基于中芯国际130 nm COMS工艺,仿真表明,温度在-20℃~80℃范围内,温漂为4.6 ppm/℃,电源抑制比为60 dB,输出基准电压为610 mV,整体电路功耗为820 nW。     

一种应用于LED驱动的新型过温保护电路

基于0.18μm BCD工艺,设计了一种应用于LED驱动的新型过温保护电路。利用基于电流求和的Banba型带隙基准源来产生高低阈值电压,从而消除芯片在过温点附近的振荡现象,同时带隙基准源加入了高阶曲率补偿,提高了过温阈值点的精度。通过Cadence软件对该电路进行了仿真验证。结果表明,在-40℃～150℃的温度变化区间内,高低阈值电压的温度特性好,温度系数为2.9 ppm。当温度高于131.8℃时,能够触发过温保护;当温度低于109.4℃时,电路可恢复正常工作,迟滞量为22.4℃。该过温保护电路精度高,稳定性好,可应用于LED驱动芯片中。