[发明专利]一种差压传感器的温度补偿系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及压力测量技术领域，更具体地，涉及一种差压传感器的温度补偿系统及方法。

背景技术

差压传感器是一种用来测量两个压力之间差值的传感器，通常用于测量某一设备或设备前后两端的压差，它在微流量测量、泄漏测试、洁净间监测、环境密封性检测、气体流量测量、液位高低测量等诸多高精度测量场合都有着广泛的应用。目前，差压传感器主要有硅压阻式和电容式两种。由于硅压阻式传感器具有灵敏度高，动态响应好，测量精度高，稳定性好，易于小型化和批量生产等优点，近年来发展非常迅速。但是，由于半导体的温度特性和封装引起的附加应力，硅压阻式传感器受温度影响而变化。所以，温度补偿一直是硅压阻式差压传感器的关键技术问题。

硅压阻式差压传感器的温度补偿方法一般是采用两只压力敏感元件，分别测量高压端和低压端的压力输出，再利用精密的信号处理电路将微弱的电信号进行放大处理，实现标准的模拟信号输出。这种温度补偿的优点是原理简单可行，但是在电路中增加运放和匹配电阻的数量，占用较大的空间，不利于传感器的小型化。现有技术中另一种方法提出了一种由双半桥组成的双膜片式差压全桥的桥路设计，节省了元器件数量，但是同时降低了传感器的灵敏度，而且这种全桥差压传感器的精度完全由单个半桥的精度和两个全桥的变化量和一致性决定，而且也未对这种差压传感器的温漂及温度补偿展开深入研究。现有技术中另一种方法提出了一种基于压力芯片的惠斯顿电桥建立外接电阻补偿网络的数学模型，实现了对温度漂移的补偿，有利于基于硅压阻压力芯片的产品的批量生产，但是不能实现标准的模拟信号输出。

传统的硅压阻式压力传感器的温度补偿建立外接电阻补偿网络的可实现对温度漂移的补偿，但是不能实现标准的模拟信号输出。为实现标准的模拟信号输出，一般采用两只压力敏感元件，分别测量高压端和低压端的压力输出，再利用精密的信号处理电路将微弱的电信号进行放大处理，实现标准的模拟信号输出。这种方法虽然原理简单可行，但是在电路中增加运放和匹配电阻的数量，占用较大的空间，因此不适用双余度甚至多余度差压传感器的研制。

发明内容

本发明提供一种在实现了对零点漂移补偿以及标准模拟信号输出的情况下，减少了传感器中运算放大器和匹配电阻的数量从而使得传感器更趋小型化的差压传感器的温度补偿系统及方法。

根据本发明的一个方面，提供一种差压传感器的温度补偿系统，所述系统包括：一次补偿模块，所述一次补偿模块用于对差压信号进行补偿，从而获取第一差压信号；一次放大模块，所述一次放大模块用于对所述一次补偿模块供电，并对所述第一差压信号进行放大，从而获取第二差压信号，所述一次放大模块与所述一次补偿模块电连接；二次放大补偿模块，所述二次放大补偿模块用于对所述第二差压信号进行放大与补偿，从而获取第三差压信号，所述二次放大补偿模块与所述一次放大模块电连接。

优选地，所述系统还包括：感压模块，所述感压模块包括左半桥和右半桥，所述左半桥由惠斯通电桥左半部分的第一桥臂电阻和第二桥臂电阻组成，所述左半桥用于感知外部设备高压端压力，所述右半桥由惠斯通电桥右半部分的第三桥臂电阻和第四桥臂电阻组成，所述右半桥用于感知外部设备低压端压力，根据所述左半桥和所述右半桥组成的差分电路获取差压信号。

优选地，所述一次补偿模块包括：调零位温漂电阻，所述调零位温漂电阻的一端与第一转接位连接，所述调零位温漂电阻的另一端接参考电压，所述调零位温漂电阻用于补偿所述差压传感器的零点漂移对所述差压信号带来的影响。

优选地，所述一次补偿模块还包括：调零电阻和满量程调节电阻，所述调零电阻的一端与所述第二桥臂电阻连接，所述调零电阻的另一端与所述第四桥臂电阻连接；所述满量程调节电阻的一端与第二转接位连接，所述满量程调节电阻的另一端接地；所述调零电阻用于补偿所述差压传感器的零点输出，所述满量程调节电阻用于补偿所述差压传感器的满量程输出。

优选地，所述一次放大模块包括：仪表放大器，所述仪表放大器用于给所述一次补偿模块和所述感压模块提供参考电压，并通过所述仪表放大器中不同引脚的组合连接以实现对所述第一差压信号的不同倍数的放大。

优选地，所述二次放大补偿模块包括：双运算放大器、固定电阻和热敏电阻，所述双运算放大器、所述固定电阻和所述热敏电阻用于对所述第二差压信号进行放大，同时对所述第二差压信号的零点输出及满量程输出进行温度补偿。