【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于硅压阻传感器，涉及到一种压阻式双芯体组桥测压差的芯体特性匹配方法。
技术介绍
1、在基于硅压阻原理进行压差测量的应用领域，有两个常用的方案，其一是使用一个压差芯体同时感受主压介质压力和参考介质压力，输出与压差成比例的信号；其二是用两个绝压芯体或表压芯体分别感受主压介质压力和参考介质压力，然后在后端电路对两个芯体的输出信号做减法运算，输出与压差成比例的信号。在双芯体测压差应用中，可以用两个芯体的部分力敏电阻组差分桥来实现与压差对应的差分电压输出，满足压差测量的要求。
2、在双芯体组差分桥进行压差的方案中，当压差不变而参考压力发生变化时，要求组成差分桥的两个芯体半桥的中间节点电压值随参考压力的变化而同向等幅变化，这样差分桥才不会因为参考压力的不同而产生测量误差。反之，组成差分桥的两个芯体特性不匹配，会使得差分桥两个半桥的中间节点电压输出值随参考压力变化而产生的变化量值存在差异，此时差分桥的输出会因为两个半桥中间节点电压输出值的变化差异而发生变化，影响压差测量精度。这种因为参考压力变化而引起的差分桥输出误差，只能通过调整差分桥主压半桥和参考半桥中间节点电压随压力变化的直线斜率来调节。当差分桥主压部分和参考部分中间节点电位随压力变化的直线斜率相等时，参考压力增减幅度对差分桥主压部分和参考部分中间节点电位的影响是同向同幅的，因此可以相互抵消，参考压力对压差的测量无影响。
3、为了预先对组成差分桥的两个芯体进行特性匹配，有必要对芯体的特性进行分析，以便找到特性匹配的方案，降低因双芯体特性不匹配导致参考压
技术实现思路
1、本专利技术的目的是：提供一种压阻式双芯体组桥测压差的芯体特性匹配方法，用于差分桥测压差应用中，消除参考压力变化对压差测量精度的影响，本专利技术能够为基于差分桥原理的产品设计提供消除参考压力影响的可行方案和解决途径，提高压差传感器的测量精度，同时为产品关键感压元件——压力芯体的特性匹配提供可行的方案。
2、本专利技术的技术方案是：
3、一种压阻式双芯体组桥测压差的芯体特性匹配方法，包括以下步骤：
4、步骤1：采集批次压阻式芯体在低温和零点压力条件下、低温和满点压力条件下、中温和零点压力条件下、中温和满点压力条件下、高温和零点压力条件下、高温和满点压力条件下的用于组桥的两个桥臂电阻ra、rb阻值；
5、步骤2：根据差分桥满量程输出的要求，计算在中温条件下，每个压阻式芯体半桥所需供电电压，求平均计算得到差分桥的理论供电电压e；
6、步骤3：依次选取两只压阻式芯体，接入差分桥电路模型中；
7、步骤4：在差分桥的两个半桥受到的压力均为参考压力时，调整差分桥电路模型补偿参数，使差分桥零点输出满足要求；
8、步骤5：计算低温、中温、高温条件下，差分桥的两个半桥的满量程输出；
9、步骤6：计算低温、中温、高温条件下两个半桥满量程输出的差值，以该差值作为芯体特性匹配的依据。
10、进一步，步骤2中，通过以下公式计算每个压阻式芯体半桥所需供电电压e：
11、
12、式中，δv为差分桥的满量程输出理论值；ra0、rb0为两个桥臂电阻ra、rb在零点压力条件下的阻值；ram、rbm为两个桥臂电阻ra、rb在满点压力条件下的阻值。
13、进一步，步骤3中的差分桥电路模型包括：两个半桥中电阻ra1和ra2与差分电桥的供电正极相连；电阻rs将rb1和rb2相连；电阻rp一端连接差分桥的供电正极，另一端通过开关kp连接至电阻ra1和rb1组成的半桥的中间节点o+或电阻ra2和rb2组成的半桥的中间节点o-；开关ks为rs连接节点选择位，当通过开关ks将rb1和rs中间节点与地相连时，rs串联在rb2上；当通过开关ks将rb2和rs中间节点与地相连时，rs串联在rb1上；开关kp为rp连接节点选择位，当rp通过开关kp连接到电阻ra1和rb1组成的半桥的中间节点o+时，rp并联在ra1上；当rp通过开关kp连接到电阻ra2和rb2组成的半桥的中间节点o-时，rp并联在ra2上；
14、其中，电阻ra1和rb1、电阻ra2和rb2分别组成差分桥的两个半桥。
15、进一步，步骤4中，参考压力为待测压差的压力基准值。
16、进一步，步骤4中，调整差分桥电路模型补偿参数，使差分桥零点输出满足要求，具体包括以下步骤：
17、步骤4.1在中温条件下，将电阻rs电阻值置零，将电阻rp阻值设为5mω；
18、步骤4.2在中温条件下，计算电阻ra1和rb1组成的半桥的电压分压值o+、电阻ra2和rb2组成的半桥的电压分压值o-，计算o+与o-的电压差值；
19、步骤4.3在中温条件下，当o+与o-的电压差值大于0时，开关ks接地节点与电阻rb1和rs的中间节点相连，增大rs的电阻值，使o+与o-的电压差值为0；当o+与o-的电压差值小于0时，开关ks接地节点与电阻rb2和rs的中间节点相连，增大rs的电阻值，使o+与o-的电压差值为0；
20、步骤4.4分别在低温和高温条件下，计算电阻ra1和rb1组成的半桥的电压分压值o+、电阻ra2和rb2组成的半桥的电压分压值o-，计算o+与o-的电压差值；
21、步骤4.5当低温条件下o+与o-的电压差值大于高温条件下o+与o-的电压差值时，电阻rp通过开关kp与o+相连，降低电阻rp的阻值，使低温条件下o+与o-的电压差值与高温条件下o+与o-的电压差值相等；当低温条件下o+与o-的电压差值小于高温条件下o+与o-的电压差值时，电阻rp通过开关kp与o-相连，降低电阻rp的阻值，使低温条件下o+与o-的电压差值与高温条件下o+与o-的电压差值相等；
22、步骤4.6重复步骤4.2～4.5，使得在中温条件下，o+与o-的电压差值为0，同时，低温条件下o+与o-的电压差值与高温条件下o+与o-的电压差值相等。
23、进一步，步骤5中，满量程输出要求以待测压力为最小值和最大值时，任意半桥的输出变化量来衡量；
24、具体包括以下步骤：
25、步骤5.1计算低温条件下，差分桥的两个半桥的满量程输出，即在低温条件下，任意半桥在待测压力为最大值时的中间节点输出电压值与该半桥待测压力为最小值时的中间节点输出电压值的差值，即o+或o-输出电压值随压力变化而变化的量值；
26、步骤5.2计算中温条件下，差分桥的两个半桥的满量程输出，即在中温条件下，任意半桥在待测压力为最大值时的中间节点输出电压值与该半桥待测压力为最小值时的中间节点输出电压值的差值；
27、步骤5.3计算高温条件下，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种压阻式双芯体组桥测压差的芯体特性匹配方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种压阻式双芯体组桥测压差的芯体特性匹配方法，其特征在于，步骤2中，通过以下公式计算每个压阻式芯体半桥所需供电电压E：
3.根据权利要求2所述的一种压阻式双芯体组桥测压差的芯体特性匹配方法，其特征在于，步骤3中的差分桥电路模型包括：两个半桥中电阻Ra1和Ra2与差分电桥的供电正极相连；电阻RS将Rb1和Rb2相连；电阻RP一端连接差分桥的供电正极，另一端通过开关KP连接至电阻Ra1和Rb1组成的半桥的中间节点O+或电阻Ra2和Rb2组成的半桥的中间节点O-；开关KS为RS连接节点选择位，当通过开关KS将Rb1和RS中间节点与地相连时，RS串联在Rb2上；当通过开关KS将Rb2和RS中间节点与地相连时，RS串联在Rb1上；开关KP为RP连接节点选择位，当RP通过开关KP连接到电阻Ra1和Rb1组成的半桥的中间节点O+时，RP并联在Ra1上；当RP通过开关KP连接到电阻Ra2和Rb2组成的半桥的中间节点O-时，RP并联在Ra2上；
4.根据权利要求
5.根据权利要求4所述的一种压阻式双芯体组桥测压差的芯体特性匹配方法，其特征在于，步骤4中，调整差分桥电路模型补偿参数，使差分桥零点输出满足要求，具体包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种压阻式双芯体组桥测压差的芯体特性匹配方法，其特征在于，步骤5中，满量程输出要求以待测压力为最小值和最大值时，任意半桥的输出变化量来衡量；
7.根据权利要求6所述的一种压阻式双芯体组桥测压差的芯体特性匹配方法，其特征在于，步骤6中，计算低温、中温、高温条件下两个半桥满量程输出的差值，具体包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的一种压阻式双芯体组桥测压差的芯体特性匹配方法，其特征在于，当低温、中温、高温条件下两个半桥满量程输出的差值均低于要求值时，表明两只压阻式芯体可以用于组差分桥。
...【技术特征摘要】
1.一种压阻式双芯体组桥测压差的芯体特性匹配方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种压阻式双芯体组桥测压差的芯体特性匹配方法，其特征在于，步骤2中，通过以下公式计算每个压阻式芯体半桥所需供电电压e：
3.根据权利要求2所述的一种压阻式双芯体组桥测压差的芯体特性匹配方法，其特征在于，步骤3中的差分桥电路模型包括：两个半桥中电阻ra1和ra2与差分电桥的供电正极相连；电阻rs将rb1和rb2相连；电阻rp一端连接差分桥的供电正极，另一端通过开关kp连接至电阻ra1和rb1组成的半桥的中间节点o+或电阻ra2和rb2组成的半桥的中间节点o-；开关ks为rs连接节点选择位，当通过开关ks将rb1和rs中间节点与地相连时，rs串联在rb2上；当通过开关ks将rb2和rs中间节点与地相连时，rs串联在rb1上；开关kp为rp连接节点选择位，当rp通过开关kp连接到电阻ra1和rb1组成的半桥的中间节点o+时，rp并联在ra1上；当rp通过开关kp连接到电阻ra2和rb2...
【专利技术属性】
技术研发人员：易少凡，张波，任田禄，
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：
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