壓阻式傳感器的應(yīng)變與溫度交叉靈敏度分析

很顯然，考慮交叉靈敏度的非線性方程(7)與線性近似的方程(8)相比，求得的應(yīng)變和溫度與實際值較為接近；但當(dāng)被測量變化較小時，由式(8)可獲得足夠精確的解，且用線性方程近似求解可充分利用較為成熟的線性方程組的數(shù)值方法理淪，使問題大大簡化，因此式(8)在實際應(yīng)用中仍具有重要意義，而參量變化較大時，忽略交叉靈敏度對于求解精度影響較大。

2 交叉靈敏度分析

由交叉靈敏度公式SεT=USα可知：

交叉靈敏度既與傳感器應(yīng)變片自身的壓阻系數(shù)、彈性模量、溫度系數(shù)有關(guān)，又與電橋的供電電壓有關(guān)，因此應(yīng)變和溫度同時作用于傳感器時，傳感器的輸出不是應(yīng)變和溫度單獨作用時產(chǎn)生的輸出量的簡單迭加，還存在著熱力學(xué)和力學(xué)量的相互作用，這個作用反映為交叉靈敏度，其大小反映了這種相互作用的程度。

實際上，交叉靈敏度反映了在不同應(yīng)變時，溫度靈敏度不是一個常數(shù)，而是隨著應(yīng)變的變化而變化，交叉靈敏度的大小描述了溫度靈敏度偏離常數(shù)的程度。實驗中通過在不同應(yīng)變下測量溫度靈敏度，作出ST-ε曲線，該曲線的斜率便反映了交叉靈敏度的大小。

3 計算實例

以IC Sensors公司的S17-30A型傳感器為例，結(jié)合A／D轉(zhuǎn)換器AD7731把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量—6位16進(jìn)制原碼，再把16進(jìn)制的原碼送入AT89c52單片機(jī)，由單片機(jī)送出原碼值。實驗中以標(biāo)準(zhǔn)壓力作為輸入，測取不同溫度條件下16進(jìn)制的原碼值，實驗數(shù)據(jù)如表1所示。

由表1中的數(shù)據(jù)，利用方程(7)進(jìn)行計算。首先在同一溫度不同壓力條件下，然后再在同一壓力不同溫度條件下借助MATLAB語言分別解矩陣得：

Sε，ST計算結(jié)果與傳感器自身的技術(shù)指標(biāo)非常接近，而交叉靈敏度SεT的技術(shù)指標(biāo)只能通過上述方法或類似方法求出。

4 結(jié)論

利用上述方法借助方程(8)求出Sε，ST，通過對比可知，忽略交叉靈敏度將會帶來很大的誤差，該方法同樣適用于其他半導(dǎo)體傳感器。

參考文獻(xiàn)
［1］余瑞芬.傳感器原理［M］.北京：航空工業(yè)出版社，1995.
［2］聶鐵軍.數(shù)值計算方法［M］.西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，1990