一种温压复合传感器及校正解算方法技术

本发明专利技术属于机载传感器领域，涉及一种温压复合传感器及校正解算方法。温压复合探头包括压力敏感元件和温度敏感元件，温压复合探头对所测介质的温度和压力进行探测，解算单元分别对压力敏感元件和温度敏感元件的输出进行解调、温度补偿、非线性校正，得到压力P和温度T，通过输出单元以CAN形式变换输出。该温压复合传感器集温压信号探测、转换、调理、校正解算于一体，实现了更高的集成度。传感器的温度测量部分的校正方法可扩展至更宽温区范围，提高宽温区的测温精度。温压复合传感器的解算过程不需要很密集的温度点及压力点，提高了解调的效率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种温压复合传感器及校正解算方法


[0001]本专利技术属于机载传感器领域，涉及一种温压复合传感器及校正解算方法。

技术介绍

[0002]在飞机环控系统等领域，经常需要同时测量温度、压力信号。现有的温压复合传感器多采用将压力、温度信号转换成可测量的模拟电信号来实现温度和压力的测量。
[0003]如在公开号为CN 214251100U的技术中，公开了一种温压一体化传感器。该传感器的底座设有热探头和压力芯体，通过热探头进行温度的检测；通过将压力芯体经转换电路转换成电压信号来实现压力的检测。这种形式的温压复合传感器对于后端控制系统来说需要通过查找表进行解算，增加了后端系统的难度，不利于上、下级系统的灵活交互。
[0004]又如在公开号为CN 210242865U的技术中公开的温压一体变送器，采用的是将变送器内包含的压力传感器和温度传感器分别通过压力放大电路和温度放大电路放大后来实现压力、温度的测量。这种形式的温压复合传感器存在(
‑
55～125)℃温区测量时，线性度不好，难以达到1％以下的精度。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种温压复合传感器，提高宽温区测量时的线性度、减小误差、增加与后端系统交互的灵活性。
[0006]本专利技术的技术解决方案：
[0007]一种温压复合传感器，包括解算单元、温压复合探头和输出单元；温压复合探头包括压力敏感元件和温度敏感元件，温压复合探头对所测介质的温度和压力进行探测，解算单元分别对压力敏感元件和温度敏感元件的输出进行解调、温度补偿、非线性校正，得到压力P和温度T，通过输出单元以CAN形式变换输出。
[0008]所述解算单元主要包含温度预调理模块、压力预调理模块、校正解算模块等。温度预调理模块主要对温度转换信号进行放大处理，使其温度下限及温度上限对应的输出电压满足预设要求。
[0009]压力预调理模块主要对压力转换信号进行放大处理使其满量程输出电压满足预设值，同时调整其零位电压使其满足预设值。
[0010]校正解算模块根据预处理后的温度电压信号进行温度的解算，同时对预处理后的压力电压信号进行采集、温度补偿、非线性校正及解算。
[0011]解算单元中温度解算是通过预先标定温度与电压的关系进行的，压力解算涉及的温度校正、非线性校正分别是通过标定得到压力随温度的变化关系、压力与表征电压之间的关系来进行的。
[0012]所述温压复合探头主要由温度敏感元件、压力敏感元件以及封装外壳构成。温度敏感元件用于将所测介质的温度转换为可测量的电阻信号。
[0013]压力敏感元件在电激励下将所测的介质压力转换为电压信号。
[0014]封装外壳提供所测温度、压力信号的传递通道，以及对内部温度敏感元件、压力敏感元件的保护作用。
[0015]所述输出单元将解算后的温度、电压信息以CAN总线的形式发送出去。
[0016]一种温压复合传感器的校正解算方法，包括以下步骤：
[0017](1)得到基准温度T1下表征温度信号的电压U
t1
，以及在此温度下表征第一压力点P1的电压U
p1，t1
、表征第二压力点P2的电压U
p2，t1
、表征第三压力点P3的电压U
p3，t1
以及表征满量程压力的电压U
fso,t1
。
[0018](2)得到第二温度点T2下表征温度信号的电压U
t2
，以及在此温度下表征第一压力点的电压U
p1，t2
、表征第三压力点的电压U
p3，t2
以及表征满量程压力的电压U
fso,t2
。
[0019](3)得到第三温度点T3下表征温度信号的电压U
t3
，以及在此温度下表征第一压力点的电压U
p1，t3
、表征第三压力点的电压U
p3，t3
以及表征满量程压力的电压U
fso,t3
。
[0020](4)得到第四温度点T4下表征温度信号的电压U
t4
。
[0021](5)根据上述步骤所测参数得到温度T与表征电压U
t
之间的关系：
[0022]T＝f(U
t
)
[0023]其中，T∈{T1，T2，T3，T4}；U
t
∈{U
t1
，U
t2
，U
t3
，U
t4
}。
[0024](6)根据上述步骤所测参数得到第一压力P1表征电压U
p1，t
随温度T变化的关系：
[0025]U
p1，t
＝f
p1
(T)
[0026]其中，U
p1，t
∈{U
p1，t1
，U
p1，t2
，U
p1，t3
}；T∈{T1，T2，T3}。
[0027](7)根据上述步骤所测参数得到满量程表征电压U
fso
随温度T变化的关系：
[0028]U
fso，t
＝f
fso
(T)
[0029]其中，U
fso，t
∈{(U
p3，t1
‑
U
p1，t1
)，(U
p3，t2
‑
U
p1，t2
)，(U
p3，t3
‑
U
p1，t3
)}；
[0030]T∈{T1，T2，T3}。
[0031](8)建立温度补偿的模型：
[0032]Vi＝m
t
*U
p，t
+n
t
[0033]其中，Vi为温度补偿后的压力理想电压值，U
p，t
为压力表征电压值，m
t
是温度补偿模型的一阶系数，n
t
是U
p，t
为0时的理想电压值，且m
t
、n
t
均与温度有关。
[0034](9)建立非线性校正模型：P＝f(V
i
)。
[0035]其中，P∈{P1，P1，P3}
[0036]V
i
∈{V1，V2,V3},V1，V2,V3分别为压力P1，P1，P3的温度补偿电压值。
[0037](10)通过上述模型解算得到误差较小的温度T和压力P，通过输出单元输出。
[0038]本专利技术的优点：该温压复合传感器兼具温度补偿与非线性校正功能，可进一步提高传感器的输出精度，在(
‑
55～125)℃温区测量时，精度可提高至0.5％，且其输出采用CAN总线的形式，可同时挂载多个传感器而避免传统多个模拟输出传感器的复杂布线问题及线束间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种温压复合传感器，其特征在于，包括解算单元、温压复合探头和输出单元；温压复合探头包括压力敏感元件和温度敏感元件，温压复合探头对所测介质的温度和压力进行探测，解算单元分别对压力敏感元件和温度敏感元件的输出进行解调、温度补偿、非线性校正，得到压力P和温度T，通过输出单元以CAN形式变换输出。2.根据权利要求1所述的一种温压复合传感器，其特征在于，所述解算单元主要包含温度预调理模块、压力预调理模块、校正解算模块；温度预调理模块主要对温度转换信号进行放大处理，使其温度下限及温度上限对应的输出电压满足预设要求。3.根据权利要求1所述的一种温压复合传感器，其特征在于，压力预调理模块主要对压力转换信号进行放大处理使其满量程输出电压满足预设值，同时调整其零位电压使其满足预设值。4.根据权利要求1所述的一种温压复合传感器，其特征在于，校正解算模块根据预处理后的温度电压信号进行温度的解算，同时对预处理后的压力电压信号进行采集、温度补偿、非线性校正及解算。5.根据权利要求1所述的一种温压复合传感器，其特征在于，解算单元中温度解算通过预先标定温度与电压的关系进行，压力解算涉及的温度校正、非线性校正分别是通过标定得到压力随温度的变化关系、压力与表征电压之间的关系来进行的。6.根据权利要求1所述的一种温压复合传感器，其特征在于，所述温压复合探头主要由温度敏感元件、压力敏感元件以及封装外壳构成；温度敏感元件用于将所测介质的温度转换为可测量的电阻信号。7.根据权利要求1所述的一种温压复合传感器，其特征在于，压力敏感元件在电激励下将所测的介质压力转换为电压信号。8.根据权利要求1所述的一种温压复合传感器，其特征在于，所述输出单元将解算后的温度、电压信息以CAN总线的形式发送出去。9.一种温压复合传感器的校正解算方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)得到基准温度T1下表征温度信号的电压U
t1
，以及在此温度下表征第一压力点P1的电压U
p1，t1
、表征第二压力点P2的电压U
p2，t1
、表征第三压力点P3的电压U
p3，t1
以及表征满量程压力的电压U
fso,t1
；(2)得到第二温度点T2下表征温度信号的电压U
t2
，以及在此温度下表征第一压力点的电压U
p1，t2
、表征第三压力点的电压U
p3，t2
以及表征满量程压力的电压U
fso,t2
；(3)得到第三温度点T3下表征温度信号的电压U
t3
，以及在此温度下表征第一压力点的电压U
p1...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚珊，欧阳敏，张敏，
申请(专利权)人：武汉航空仪表有限责任公司，
类型：发明
国别省市：