[发明专利]基于两阶段最小二乘拟合的硅压阻式压力变送器温度补偿方法及装置

说明书

本发明属于压力变送器技术领域，具体涉及一种基于两阶段最小二乘拟合的硅压阻式压力变送器温度补偿方法及装置。本发明的基于两阶段最小二乘拟合的硅压阻式压力变送器温度补偿方法包括以下步骤：通过两阶段最小二乘法进行温度补偿模型建模；将所述温度补偿模型的系数矩阵存入压力变送器的EPROM中；根据输入压力测量AD值、环境温度测量AD值以及所述温度补偿模型的系数矩阵计算输出温度补偿后的压力值。本发明的温度补偿方法可提升压力变送器的测量精度，减少压力变送器的内存消耗，同时可提高温度补偿程序的运行效率。

技术领域

本发明属于压力变送器技术领域，具体涉及一种基于两阶段最小二乘拟合的硅压阻式压力变送器温度补偿方法及装置。

背景技术

由于在单晶硅压阻式压力传感器的制造过程中，存在离子注入浓度不完全一致导致而造成电阻率温度系数差异、封装材料间温度膨胀系数不匹配以及电子元件性能受温度影响等因素，所以环境温度的变化会使得传感器零点偏移和灵敏度漂移，同时影响传感器的输出线性度，导致最终的测量结果不准确，因此温度补偿问题作为提高传感器总体性能的关键环节不容忽视。

目前的温度补偿方法主要包括硬件补偿和软件补偿。硬件补偿通过改变电路参数对测量电路进行优化配置，但是这种补偿方法普遍存在调试不便、精度有限、工艺柔性不强、增加成本等缺点，不利于生产推广，软件补偿则因为能够避免以上不足之处而逐渐成为受到关注的热点。当前最常用的软件补偿算法为分段线性插值方法，该方法通过将实验获得的标定数据存入压力传感器内存(EPROM)作为插值点进行温度补偿，主要有以下几个缺点：1、当插值点不多时不能细致完整地体现压力传感器输出的非线性特征，影响测量精度；2、通常需要存入压力传感器内存(EPROM)中的数据较多，增加硬件成本；3、当要求的补偿精度提高时，补偿计算运行效率低下。

发明内容

本发明的目的之一在于克服以上缺点，提供一种提升压力变送器的测量精度，减少压力变送器的内存消耗，同时可提高温度补偿程序的运行效率的方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于两阶段最小二乘拟合的硅压阻式压力变送器温度补偿方法，包括以下步骤：

通过两阶段最小二乘法进行温度补偿模型建模；

将所述温度补偿模型的系数矩阵存入压力变送器的EPROM中；

根据输入压力测量AD值、环境温度测量AD值以及所述温度补偿模型的系数矩阵计算输出温度补偿后的压力值。

进一步地，所述的基于两阶段最小二乘拟合的硅压阻式压力变送器温度补偿方法，其特征在于，所述温度补偿模型为：其中，P为补偿压力值，单位Pa，U_AD为压力测量AD值，C_fit为温度补偿模型的系数矩阵，T_AD为温度测量AD值。

进一步地，所述“通过两阶段最小二乘法进行温度补偿模型建模”，具体为：

在m个指定温度值下，分别采集n个标准压力输入值下的压力测量AD值，得到m*n个压力测量AD值；

对于每一个指定温度值，对n个标准压力输入值和n个压力测量AD值进行拟合次数为k的最小二乘拟合，得到所述指定温度值下标准压力输入值与压力测量AD值的多项式函数映射关系以及第一阶段系数矩阵；

对m个指定温度AD值以及所述第一阶段系数矩阵中的长度为m的系数行向量进行拟合次数为l的最小二乘拟合，获得所述温度AD值与第一阶段系数行向量的多项式函数映射关系以及所述温度补偿模型的系数矩阵。

进一步地，所述指定温度值下标准压力输入值与压力测量AD值的多项式函数映射关系为：