壓阻式傳感器的應變與溫度交叉靈敏度分析

很顯然，考慮交叉靈敏度的非線(xiàn)性方程(7)與線(xiàn)性近似的方程(8)相比，求得的應變和溫度與實(shí)際值較為接近；但當被測量變化較小時(shí)，由式(8)可獲得足夠精確的解，且用線(xiàn)性方程近似求解可充分利用較為成熟的線(xiàn)性方程組的數值方法理淪，使問(wèn)題大大簡(jiǎn)化，因此式(8)在實(shí)際應用中仍具有重要意義，而參量變化較大時(shí)，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變片自身的壓阻系數、彈性模量、溫度系數有關(guān)，又與電橋的供電電壓有關(guān)，因此應變和溫度同時(shí)作用于傳感器時(shí)，傳感器的輸出不是應變和溫度單獨作用時(shí)產(chǎn)生的輸出量的簡(jiǎn)單迭加，還存在著(zhù)熱力學(xué)和力學(xué)量的相互作用，這個(gè)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(shí)際上，交叉靈敏度反映了在不同應變時(shí)，溫度靈敏度不是一個(gè)常數，而是隨著(zhù)應變的變化而變化，交叉靈敏度的大小描述了溫度靈敏度偏離常數的程度。實(shí)驗中通過(guò)在不同應變下測量溫度靈敏度，作出ST-ε曲線(xiàn)，該曲線(xiàn)的斜率便反映了交叉靈敏度的大小。

3 計算實(shí)例

以IC Sensors公司的S17-30A型傳感器為例，結合A／D轉換器AD7731把模擬量轉換成數字量—6位16進(jìn)制原碼，再把16進(jìn)制的原碼送入AT89c52單片機，由單片機送出原碼值。實(shí)驗中以標準壓力作為輸入，測取不同溫度條件下16進(jìn)制的原碼值，實(shí)驗數據如表1所示。

由表1中的數據，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(yǔ)言分別解矩陣得：

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

4 結論

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

參考文獻
［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.數值計算方法［M］.西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，1990