传感器灵敏度温度的补偿及调整

　　1 前言

　　灵敏度温度是传感器的一项重要性能，灵敏度温度补偿 (STC) 的精确度对传感器精度有着重要影响，为了提高补偿精度和生产效率，本文介绍一些补偿、调整方法。

　　2 灵敏度温度变化的物理意义及计算方法

　　2.1 灵敏度温度变化的物理意义

　　传感器在额定载荷 Mg作用下，灵敏度 S为：

　　当弹性体受温度变化影响时，由于热胀冷缩而使与几何尺寸有关的 C 发生变化;同时，材料的弹性模量 E 也会随温度而变化;此外，弹性体上的应变计，其灵敏系数 K 也会随温度的变化而变化。虽然当我们选用温度自补偿应变计时，可以减小一部分它们对输出的影响，但是，在许多传感器中仍大量使用康铜箔做应变计，K、E 受温度的影响在输出中表现的十分明显。

　　2.2 补偿的方法及补偿电阻 Rm的计算

　　由传感器输出的关系式可以清楚地认识到，当由于 K，E 的影响使电桥输出信号 S 变化时，如果使电桥的供电电压相应地发生变化，以抵消掉K、E 变化对 S 的影响，保持传感器的灵敏度 S 不变，就可以起到补偿作用。我们都知道，镍电阻应变计是温度敏感元件，把这种应变计串接入电桥供电 1、图 2 就是实现这种补偿的线路。

　　灵敏度温度补偿电阻 Rm值的计算公式如下：

　　式中：

　　Rm———镍应变计阻值 (Ω)

　　VE———弹性材料的弹性模量 E 随温度的变化量 (%K- 1)

　　VK———应变计的 K 值随温度的变化量 (%K- 1)

　　R———应变计的电阻值 (Ω)

　　am———镍电阻的电阻温度系数 (%K- 1)

　　ΔE,ΔK, αm参数

　　如果补偿前电桥输出电压与温度之间是线性关系，则在补偿后，电桥输出电压与温度之间是非线性关系，如图 3、图 4 所示。

　　图 4 中曲线 A 是选择 - 10℃和 40℃为基准点，曲线 B是选择 20℃和 40℃为基准点。

　　这些在基准点的范围内灵敏度得到了补偿，但在其他温度下，传感器的输出灵敏度仍随温度的变化而变化。

　　设补偿电阻与温度之间的关系如下：

　　2.3 计算方法

　　大家都知道，灵敏度温度的补偿非常耗费时间，影响生产进度，10 个小时才能测一轮数据，数量为 1- 4 件，数据还不一定合格。

　　以平行双孔梁结构传感器为例，补偿电阻计算公式为：

　　可得 Rm的阻值，此时灵敏度温度偏差最小。