本文給出一個壓力傳感器的實(shí)例,其所涉及的原理適用于任何使用類似電橋的傳感器。公式1給出了一個原始的壓力傳感器的輸出模型。其中，VOUT在給定壓力P下具有很寬的變化范圍，不同傳感器在同一溫度下，或者同一傳感器在不同溫度下，其VOUT都有所不同。因此要提供一個一致的、有意義的輸出，每個傳感器都必須進(jìn)行校正，以補(bǔ)償器件之間的差異和溫度漂移。
VOUT=VB(PS0(1+S1(T-T0))+U0+U1(T-T0)) 1
式中，VOUT為電橋輸出，VB是電橋的激勵電壓，P是外加壓力，T0是參考溫度，S0是T0溫度下的靈敏度，S1是靈敏度的溫度系數(shù)(TCS)，U0是在無壓力情況下電橋在溫度T0時的輸出偏移量(或失衡)，而U1則是偏移量的溫度系數(shù)(OTC)。公式1使用一次多項(xiàng)公式來對傳感器進(jìn)行建模，而有些應(yīng)用場合可能會用到高次多項(xiàng)公式、分段線性技術(shù)或者分段二次逼近模型，并為其中的系數(shù)建立一個查尋表。無論使用哪種模型，數(shù)字校準(zhǔn)時都要對VOUT、VB和T進(jìn)行數(shù)字化，同時要采用某種方公式來確定全部系數(shù)并進(jìn)行必要的計算。公式2由公式1變化所得，從中可清楚地看到，通過數(shù)字計算(通常由微控制器(MCU)執(zhí)行)而輸出精確壓力值所需的信息。
P=(VOUT/VB-U0-U1(T-T0))/(S0(1+S1(T-T0)) 2
一個高精度ADC先對VOUT (AIN1/AIN2)、溫度(AIN3/AIN4)和VB (AIN5/AIN6)進(jìn)行數(shù)字化，這些測量值隨后被傳送到MCU，在那里轉(zhuǎn)換成實(shí)際的壓力。電橋直接由電源驅(qū)動，電源同時也為ADC、電壓基準(zhǔn)源和 MCU供電。電阻公式溫度檢測器Rt用來測量溫度，ADC內(nèi)的輸入復(fù)用器同時測量電橋、RTD和電源電壓。為確定校準(zhǔn)系數(shù)，整個系統(tǒng)(或至少是RTD和電橋)被放到恒溫箱里，在多個不同溫度下進(jìn)行測量。測量數(shù)據(jù)通過測試系統(tǒng)進(jìn)行處理，以確定校準(zhǔn)系數(shù)，最終的系數(shù)被下載到MCU并存儲到非易失性存儲器中。更多壓力傳感器文章請訪問http://www.fpog.cn
