压力传感器及其信号校准方法技术

本发明专利技术提供一种压力传感器及其信号校准方法，压力传感器包括至少两个量程区间，在各量程区间内均配置有相应放大倍数的放大器以及相应偏移量的模数转换器；信号校准方法包括在量程区间内选取校准压力点；根据取的校准压力点与相对应量程区间内的放大倍数和偏移量，对量程区间进行温度补偿校准，获取对应的校准方程参数，并储存至对应的存储器中；根据存储器中相应的校准方程参数，对压力MEMS芯片采集到的原始压力信号进行校准输出。利用上述发明专利技术能够根据使用环境在不同量程区间内进行切换，确保压力传感器的测量精度。

Pressure sensor and signal calibration method thereof

The present invention provides a pressure sensor and signal calibration method, pressure sensor includes at least two range interval, in the range interval are equipped with the corresponding amplification amplifier and corresponding offset analog-to-digital converter; signal calibration method includes selecting calibration pressure points in the range interval; according to the calibration of pressure points and the corresponding range range of magnification and offset calibration range of the interval of temperature compensation, calibration equation to obtain the corresponding memory storage, and to the school; according to the corresponding memory quasi equation parameters, calibration of the original output pressure signal acquisition chip MEMS to. With the invention, the measuring accuracy of the pressure sensor can be ensured by switching in different range according to the use environment.

【技术实现步骤摘要】
压力传感器及其信号校准方法
本专利技术涉及传感器
，更为具体地，涉及一种测试量程区间可调的压力传感器及其信号校准方法。
技术介绍
目前，数字压力传感器的量程一般是固定不便的，一款数字压力传感器对应一个固定的精度保证量程，但在实际的应用中，根据应用条及使用环境的变化需要两个甚至多个精度保证量程；在这种情况下，一是使用多个数字压力传感器，二是牺牲常用量程区间精度选用宽量程测量；前者会增加产品成本，可操作性低，而后者会影响传感器的使用功能，降低测试精度。例如：数字压力传感器在手机及可穿戴应用中，一方面需要数字压力传感器可以测量海拔-1000m～9000m的变化，即压力精度保证区间在(30KPa～110KPa)；另一方面需要辨别海拔在-700m～1000m之间的爬楼高度，即压力保证区间(90KPa～110KPa)，如果为了满足(30KPa～110KPa)量程则会牺牲(90KPa～110KPa)量程的精度。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术的目的是提供一种压力传感器及其信号校准方法，以解决目前压力传感器的量程固定不变，在测量范围与测量精度之间存在矛盾等问题。根据本专利技术的一个方面，提供一种压力传感器信号校准方法，压力传感器包括至少两个量程区间，在各量程区间内均配置有相应放大倍数的放大器以及相应偏移量的模数转换器；信号校准方法包括：在量程区间内选取校准压力点；根据所选取的校准压力点与相对应量程区间内的放大倍数和偏移量，对量程区间进行温度补偿校准，获取对应的校准方程参数，并储存至对应的存储器中；根据存储器中相应的校准方程参数，对压力MEMS芯片采集到的原始压力信号进行校准输出。此外，优选的方案是，在对量程区间进行温度补偿校准的过程中，根据校准方程参数获取对应的校准方程，校准方程为压力与温度的二元方程；根据校准方程，对压力MEMS芯片采集到的原始压力信号进行校准输出。此外，优选的方案是，压力传感器还包括温度MEMS芯片，将温度MEMS芯片采集的当前温度信号以及压力MEMS芯片采集的原始压力信号代入校准方程中，获取校准后的压力输出值。此外，优选的方案是，在获取对应的校准方程参数的过程中，建立对应量程区间内的校准方程模型，校准方程模型包括待求解的校准系数；在量程区间内选取若干组校准压力点，校准压力点的组数不小于校准方程模型中待求解的校准系数的个数，将每组校准压力点中的温度信号和压力信号代入校准方程模型中；根据最小二乘法求解校准方程模型中的校准系数，获取该量程区间内的校准方程。此外，优选的方案是，各量程区间采用相同形式的校准方程模型；或者，采用不同形式的校准方程模型。此外，优选的方案是，校准压力点在对应的量程区间内均匀分布。此外，优选的方案是，在对压力MEMS芯片采集到的原始压力信号进行校准输出的过程中，通过显示单元对校准后的压力信号进行显示输出。根据本专利技术另一方面，提供一种压力传感器，利用上述压力传感器信号校准方法对压力传感进行校准；其中，压力传感器包括采集温度信号的温度MEMS芯片、采集原始压力信号的压力MEMS芯片，以及与压力MEMS芯片顺次连接的补偿校准单元、存储器以及数字信号处理器；其中，压力传感器包括至少两个量程区间，在各量程区间内均配置有相应的放大器的放大倍数以及模数转换单元的偏移量；补偿校准单元，根据在量程区间内选取的校准压力点与相对应量程区间内的放大倍数和偏移量，对量程区间进行温度补偿校准，获取对应的校准方程参数，并储存至对应的存储器中；数字信号处理器，根据存储器中相应的校准方程参数，对压力MEMS芯片采集到的原始压力信号进行校准输出。此外，优选的方案是，补偿校准单元进一步包括放大器和模数转换器，其中，放大器用于对MEMS芯片采集到的原始压力信号进行放大；模数转换器用于将放大器放大后的原始压力信号进行模拟-数字转换。此外，优选的方案是，还包括压力显示单元，压力显示单元用于将数字信号处理器获得的校准后的数字压力信号进行显示输出。利用上述根据本专利技术的压力传感器及其信号校准方法，设置有多个量程区间，针对不同的量程区间配置有相应的校准方程参数，在选用不同的量程区间时，可以根据对应区间内的校准方程参数，对压力传感器的输出电压进行校准，压力传感器的适用范围广，能够确保产品的测量精度一直处于最佳状态。为了实现上述以及相关目的，本专利技术的一个或多个方面包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明了本专利技术的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本专利技术的原理的各种方式中的一些方式。此外，本专利技术旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。附图说明通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本专利技术的更全面理解，本专利技术的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：图1为根据本专利技术实施例的压力传感器信号校准方法的流程图；图2为根据本专利技术实施例的压力传感器原理框图。在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。具体实施方式在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。为详细描述本专利技术实施的压力传感器及其信号校准方法，以下将结合附图对本专利技术的具体实施例进行详细描述。图1示出了根据本专利技术实施例的压力传感器信号校准方法的流程。如图1所示，在本专利技术实施例的压力传感器信号校准方法中，其中压力传感器包括至少两个量程区间，在各量程区间内均配置有相应放大倍数的放大器以及相应偏移量的模数转换器；信号校准方法包括以下步骤：S110：在量程区间内选取校准压力点；S120：根据所选取的校准压力点与相对应量程区间内的放大倍数和偏移量，对量程区间进行温度补偿校准，获取对应的校准方程参数，并储存至对应的存储器中；S130：根据存储器中相应的校准方程参数，对压力MEMS芯片采集到的原始压力信号进行校准输出。在步骤S120中，在对量程区间进行温度补偿校准的过程中，根据校准方程参数获取对应的校准方程，校准方程为压力与温度的二元方程，根据获取的校准方程，对压力MEMS芯片采集到的原始压力信号进行校准输出。其中，压力传感器还包括温度MEMS，将温度MEMS芯片采集的当前温度信号以及压力MEMS芯片采集的原始压力信号代入校准方程中，即可获取校准后的压力输出值。在本专利技术的一个具体实施方式中，在获取对应的校准方程参数的过程中，首先建立对应量程区间内的校准方程模型，校准方程模型包括待求解的校准系数，在量程区间内选取若干组校准压力点，校准压力点的组数不小于校准方程模型中待求解的校准系数的个数，将每组校准压力点中的温度信号和压力信号代入校准方程模型中；最终，根据最小二乘法求解校准方程模型中的校准系数，获取该量程区间内的校准方程。其中，各量程区间可以采用相同形式的校准方程模型；或者，采用不同形式的校准方程模型；同时，校准压力点在对应的量程区间内均匀分布或者不规则分布均可。在步骤S130中，可以通过显示单元，例如，显示屏或者触摸屏等，对校准后的压力信号进行显示输出。其中，显示单元可以进一步包括压力显示单元和和量程区间显示单元，在选取不同的量程区间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压力传感器信号校准方法，所述压力传感器包括至少两个量程区间，在各量程区间内均配置有相应放大倍数的放大器以及相应偏移量的模数转换器；所述信号校准方法包括：在所述量程区间内选取校准压力点；根据所选取的校准压力点与相对应量程区间内的放大倍数和偏移量，对所述量程区间进行温度补偿校准，获取对应的校准方程参数，并储存至对应的存储器中；根据所述存储器中相应的校准方程参数，对压力MEMS芯片采集到的原始压力信号进行校准输出。

【技术特征摘要】
1.一种压力传感器信号校准方法，所述压力传感器包括至少两个量程区间，在各量程区间内均配置有相应放大倍数的放大器以及相应偏移量的模数转换器；所述信号校准方法包括：在所述量程区间内选取校准压力点；根据所选取的校准压力点与相对应量程区间内的放大倍数和偏移量，对所述量程区间进行温度补偿校准，获取对应的校准方程参数，并储存至对应的存储器中；根据所述存储器中相应的校准方程参数，对压力MEMS芯片采集到的原始压力信号进行校准输出。2.如权利要求1所述的压力传感器信号校准方法，其中，在对所述量程区间进行温度补偿校准的过程中，根据所述校准方程参数获取对应的校准方程，所述校准方程为压力与温度的二元方程；根据所述校准方程，对所述压力MEMS芯片采集到的原始压力信号进行校准输出。3.如权利要求2所述的压力传感器信号校准方法，其中，所述压力传感器还包括温度MEMS芯片，将所述温度MEMS芯片采集的当前温度信号以及所述压力MEMS芯片采集的原始压力信号代入所述校准方程中，获取校准后的压力输出值。4.如权利要求1所述的压力传感器信号校准方法，其中，在获取对应的校准方程参数的过程中，建立对应量程区间内的校准方程模型，所述校准方程模型包括待求解的校准系数；在所述量程区间内选取若干组校准压力点，所述校准压力点的组数不小于所述校准方程模型中待求解的校准系数的个数，将每组校准压力点中的温度信号和压力信号代入所述校准方程模型中；根据最小二乘法求解所述校准方程模型中的校准系数，获取该量程区间内的校准方程。5.如权利要求4所述的压力传感器信号校准方法，其中，各量程区...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫文明，
申请(专利权)人：歌尔股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37