一種電阻電橋型傳感器的非線性補償電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于傳感器【技術(shù)領(lǐng)域】，它公開了電阻電橋型傳感器的非線性補償電路，包括電阻電橋型傳感器、激勵電壓源、信號放大電路，在電阻電橋型傳感器與電橋供電電源的負(fù)端之間，串接共模電阻；信號放大電路輸出端通過反饋電阻與共模電阻相串連。本發(fā)明的優(yōu)點是：本發(fā)明將電阻電橋型傳感器感受外界信息轉(zhuǎn)換后的信號（電壓）經(jīng)信號放大電路放大，并以適當(dāng)比例（改變反饋電阻）與共模電阻分壓后，從而實現(xiàn)了對輸出信號靈敏度遞增的電阻電橋輸出型傳感器的非線性補償。加之電路中的信號放大電路A可采用數(shù)字可編程放大器，可施以數(shù)字調(diào)試零位和滿度，減小了由于調(diào)試過程中更換電阻帶來的精度低、穩(wěn)定度差的影響。提高了傳感器的測量精度和穩(wěn)定性。
【專利說明】一種電阻電橋型傳感器的非線性補償電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于傳感器【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種電阻電橋型傳感器的非線性補償電 路。

【背景技術(shù)】
[0002] 傳感器是工業(yè)過程、氣象、環(huán)保、國防工程乃至日常生活各領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛的測 量儀表，受材料及工藝技術(shù)的限制，大部分的傳感器，特別是電阻電橋輸出型的傳感器，當(dāng) 輸入信號線性變化時，傳感器輸出電壓并不是線性變化的，由此將會帶來超過1%的誤差， 使傳感器的測量精度很低。
[0003] 對于有非線性輸出特性的電阻電橋型傳感器有兩種處理方式：一種是不進(jìn)行非線 性補償，直接將傳感器的輸出信號進(jìn)行電壓放大，然后給后續(xù)的檢測系統(tǒng)。這一般都是對測 量準(zhǔn)確度要求不高的情況；另一種是對傳感器的非線性特性進(jìn)行非線性補償，這一般屬于 后續(xù)系統(tǒng)對測量準(zhǔn)確度要求較高、若不進(jìn)行非線性補償時無法滿足要求的情形。其采用的 方法大多是查表法、曲線擬合法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法，都是利用單片機對傳感器輸出參數(shù)進(jìn)行測 試并進(jìn)行軟件處理，進(jìn)而消除了輸出信號中非線性帶來的測量誤差，提高了測量精度。這也 由此帶來了材料成本的提高，耗費更多的人力和時間，使傳感器的制作成本大幅增加，不能 及時批量供貨。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種以低成本、高效率、 聯(lián)接簡單的電阻電橋型傳感器的非線性補償電路，達(dá)到既能實現(xiàn)高精度測量，又能做到高 的性價比之目的。
[0005] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種電阻電橋型傳感器的非線性補 償電路，包括一電阻電橋型傳感器、一激勵電壓源、一信號放大電路，其特征在于：在所述電 阻電橋型傳感器與電橋供電電源的負(fù)端之間，串接一共模電阻；信號放大電路輸出端通過 一反饋電阻與所述共模電阻相串連。
[0006] 優(yōu)選的，所述電阻電橋型傳感器的輸出信號靈敏度隨輸入信號的增大而增大。
[0007] 優(yōu)選的，所述傳感器電橋的四個臂為等值電阻。
[0008] 優(yōu)選的，所述激勵電壓源為基準(zhǔn)電壓源。
[0009] 優(yōu)選的，所述信號放大電路為數(shù)字調(diào)零、調(diào)滿度的可編程儀表放大器。
[0010] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明將電阻電橋型傳感器感受外界信 息轉(zhuǎn)換后的信號（電壓)經(jīng)信號放大電路A放大，并以適當(dāng)比例(改變反饋電阻RF)與共模電 阻RC分壓后，從而實現(xiàn)了對輸出信號靈敏度遞增的電阻電橋輸出型傳感器的非線性補償。 加之電路中的信號放大電路A可采用數(shù)字可編程放大器，可施以數(shù)字調(diào)試零位和滿度，減 小了由于調(diào)試過程中更換電阻帶來的精度低、穩(wěn)定度差的影響；提高了傳感器的測量精度 和穩(wěn)定性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1是本發(fā)明的電路原理圖。

【具體實施方式】
[0012] 下面結(jié)合附圖實施例，對本發(fā)明做進(jìn)一步描述： 實施例一 如圖1所示，一種電阻電橋型傳感器的非線性補償電路，包括電阻電橋型傳感器、激勵 電壓源VR、信號放大電路A ;激勵電壓源VR電聯(lián)接電阻電橋型傳感器，電阻電橋型傳感器輸 出端與信號放大電路A的輸入端電聯(lián)接；電阻電橋型傳感器的四個臂為等值電阻，激勵電 壓源VR為基準(zhǔn)電壓源，信號放大電路A為數(shù)字調(diào)零、調(diào)滿度的可編程儀表放大器PGA，電阻 電橋型傳感器的輸出信號靈敏度隨輸入信號的增大而增大；在電阻電橋型傳感器與電橋供 電電源的負(fù)端之間，串接共模電阻RC ;信號放大電路A的輸出端通過反饋電阻RF與共模電 阻RC相串連。
[0013] 在具體實施過程中，當(dāng)電阻電橋型傳感器的靈敏度遞增時，只要改變RF、RC的值， 就可使信號放大電路A的輸出值隨電阻電橋型傳感器的靈敏度的增大而減小，減少的量恰 好與電阻電橋型傳感器的輸出靈敏度遞增的值大小相等、方向相反，從而實現(xiàn)了電阻電橋 型傳感器的非線性補償。本實施方式所述是輸出曲線為上拋物線型的，其最大非線性誤差 出現(xiàn)在量程的中點，信號放大電路A可采用數(shù)字調(diào)零、調(diào)滿度的可編程儀表放大器PGA。
[0014] 當(dāng)電阻電橋型傳感器為薄膜壓力傳感器時的非線性補償電路，具體為：薄膜壓力 傳感器芯片采用濺射金屬薄膜材質(zhì)，具有輸出信號隨輸入信號變化為上拋物線的非線性特 性，測量范圍為0?40MPa，輸出信號0?8mV，薄膜壓力傳感器的電橋輸出電阻為3. 6ΚΩ ; 信號放大電路A采用可編程儀表放大器PGA，可以數(shù)字調(diào)試零位及放大倍數(shù)，基準(zhǔn)電壓VR 的值為4. 096V?，F(xiàn)有技術(shù)中無 RC和RF時，則信號放大電路A輸出信號的非線性誤差為 0. 5%FS;本發(fā)明中聯(lián)接RC和RF，且反復(fù)調(diào)整后確定為RC=21 ΚΩ和RF=220Q時，得到如下 的測試數(shù)據(jù)：

【權(quán)利要求】
1. 一種電阻電橋型傳感器的非線性補償電路，包括一電阻電橋型傳感器、一激勵電壓 源、一信號放大電路，其特征在于：在所述電阻電橋型傳感器與電橋供電電源的負(fù)端之間， 串接一共模電阻；所述信號放大電路的輸出端通過一反饋電阻與所述共模電阻相串連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電阻電橋型傳感器的非線性補償電路，其特征在于：所述電 阻電橋型傳感器的輸出信號靈敏度隨輸入信號的增大而增大。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電阻電橋型傳感器的非線性補償電路，其特征在于：所 述傳感器電橋的四個臂為等值電阻。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電阻電橋型傳感器的非線性補償電路，其特征在于：所述激 勵電壓源V R為基準(zhǔn)電壓源。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電阻電橋型傳感器的非線性補償電路，其特征在于：所述信 號放大電路為數(shù)字調(diào)零、調(diào)滿度的可編程儀表放大器。
【文檔編號】G01R17/00GK104296919SQ201410469434
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月15日
【發(fā)明者】陳玉偉, 麻吉南, 李園園 申請人:青島航天半導(dǎo)體研究所有限公司