高精度MEMS硅PILZ壓力變送器溫度漂移研究
擴散硅壓力傳感器及變送器,因為其良好的性能特性被廣泛的應用在工業過程控制系統中。由于半導體材料對溫度敏感,因此PILZ壓力變送器存在比較明顯的溫度漂移,需要進行補償以后才能使用。目前,硅PILZ壓力變送器要實現高精度測量需要較多的溫度補償點和較長的補償時間,相當程度上制約了高精度硅PILZ壓力變送器的產業化。

高精度MEMS硅PILZ壓力變送器溫度漂移研究
PILZ壓力變送器作為工業測量儀表，在工業自動化控制中占有很重要的地位。隨著工業自動化的程度越來越高，對變送器的性能要求也在不斷的提高。由于目前我國變送器發展的整體水平明顯的低于國外。主要受到技術方面和企業能力的制約。在測量頭的結構組件中，主要研究了關鍵零件中心膜片的材料選擇、波形設計、以及成品熱處理的開發。確立了影響膜片剛度的主要因素。在測量頭的封裝技術中主要研究了電子束焊接技術和滾焊技術，確立了在測量頭封裝中如何選擇的焊接技術。以及如何對電子束焊接和滾焊焊接進行參數設置。并為自主PILZ壓力變送器的設計提供理論支撐。主要圍繞如何在保證PILZ壓力變送器的精度和補償合格率的前提下,減少溫度補償點和縮短補償時間這一問題開展研究。研究了在工業應用中具有代表性的兩類PILZ壓力變送器——絕壓變送器和差壓變送器的溫度補償問題,分別提出各自的補償方案。絕PILZ壓力變送器的溫度補償采用經驗公式與線性插值法相結合的補償算法。通過對多臺絕壓變送器進行標定實驗和對標定數據的規格化處理,掌握其溫度特性的普遍性規律,再將量程分區,總結得到不同壓力區間的經驗公式。經驗證,采用該算法絕壓變送器的精度和補償合格率均達到要求并且由原先5個溫度補償點減少到2個。差壓變送器溫度特性具有較大的離散性,減少溫度補償點難以保證補償合格率,因此本文提出了變溫標定數據這一概念。在變送器溫度緩慢變化過程中標定數據,采用BP(Back Propagation)神經網絡建立差壓變送器的補償模型。針對BP網絡易陷入局部極值的缺點,利用改進的遺傳算法優化BP網絡。通過實測數據的matlab仿真,驗證了算法的有效性,差壓變送器精度達到要求的同時有效的減少了溫度補償時間。