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滤波器的温度补偿

2. 温度对谐振腔谐振频率的影响

绝大多数的金属和合金都是受热体积膨胀，冷却体积收缩。大部分纯金属的膨胀系数与其熔点成反比，高熔点金属膨胀系数小，如钨（W）、钼（Mo）、钽（Ta）、铌（Nb）等；低熔点金属膨胀系数大，如铜（Cu）、铝（Al）、锌（Zn）、铅（Pb）等。金属的膨胀公式为式中，和分别为受热前后金属的长度，为金属的膨胀系数。

当由金属材料制成的谐振腔温度变化时，谐振腔的体积和形状会发生变化，从而引起谐振腔谐振频率的变化。设谐振腔的原始温度为，谐振频率为；温度变化后谐振腔的温度为，谐振频率为。温度变化，谐振频率变化为。下面，分别讨论矩形波导腔、圆柱波导腔和同轴腔的温度特性。

Temperature Compensation on Filters 滤波器的温度补偿

1. 温度补偿概述

谐振腔是重要的微波器件，被广泛应用在滤波器、功率合成器等设备中。谐振频率是谐振腔最重要的参数之一。当大功率广播电视射频信号通过含有谐振腔的设备时，由于谐振腔的功率损耗，会有一部分能量转化为热能，设备的温度会升高，导致谐振腔的体积和形状发生微小的变化。这种变化虽然肉眼察觉不到，但会引起谐振频率的漂移，从而使设备的性能发生变化，影响其正常使用。所以，实际应用中的微波谐振腔必须有好的频率稳定性，必须保证谐振腔的谐振频率在一定温度范围内保持恒定。

为了使微波谐振腔有良好的温度特性，目前比较常用的方法一般可分为两种。一种是采用热膨胀系数小的铟钢材料制作谐振腔。这种材料做成的谐振腔的频率稳定度是由普通的铜或铝做成的谐振腔的10倍左右，但铟钢材料的缺点也比较多，如成本高、不容易焊接、导电率差、材料密度大等。铟钢制成的腔体的内壁必须镀银才能使用。由于银和铟钢的温度膨胀系数相差很大，当腔体在使用中由于温度反复变化，附着在铟钢上的镀银层会剥落。当有一小块先剥落时，该处因为铟钢和银导电率的差异会引起打火，从而加速腔体的损坏。

另一种增加谐振腔频率稳定性的方法就是对谐振腔进行温度补偿。温度补偿就是应用某种方法补偿温度变化对谐振腔谐振频率所造成的影响，将谐振腔的谐振频率稳定在一个可以接受的范围内。本文主要介绍应用在波导腔和同轴腔上的各种温度补偿方法。

摘要：频率稳定性是微波滤波器的重要技术指标之一，温度补偿技术被广泛应用在微波滤波器的设计中。本文简要介绍温度补偿的含义，以及目前比较常用的几种微波滤波器的温度补偿技术。

Abstract: Temperature compensation technologies on microwave filters are very important in microwave filters design, which are widely used in many kinds of microwave filters. In this paper, a brief definition of temperature compensation is provided, and some commonly used temperature compensation technologies are introduced..

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第一部分：技术资料

Part A: Technical Papers 王轶冬 Yidong Wang

2.3 电容加载同轴谐振腔

当温度为时，圆柱波导谐振腔底面半径为，高度为。它的谐振频率为

同样，当温度变化为时，频率变化为2.1 矩形波导谐振腔当温度为时，矩形波导谐振腔的三边长分别为、和，和模式的谐振频率为当温度变化时，我们可以假定矩形谐振腔的各棱边等量变化，即谐振腔三条棱长分别变化为、和。此时，谐振腔的谐振频率为

谐振频率变化量为2.2 圆柱波导谐振腔

电容加载同轴谐振腔的谐振频率满足超越方程其中，为谐振腔的加载电容，为同轴谐振腔内导体的长度。当温度变化时，同轴腔的内外导体都变长为原长度的倍，谐振频率会相应降低。

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3. 常见的温度补偿技术

3.1 改变谐振腔外形技术

图1(a) 改变腔体壁位置(b) 改变腔体壁形状

3.2 限制同轴腔内导体长度技术

由于温度补偿技术在实际应用中的重要性，出现了多种温度补偿技术。

对于矩形和圆柱波导谐振腔来说，它们的谐振频率由谐振腔的尺寸和电磁场的模式决定。因此，改变谐振腔的某些外形尺寸，可以达到温度补偿的效果。对于谐振腔内电磁场不同的谐振模式，需要正确的选择外形改动的位置。下面以矩形波导谐振腔为例进行说明。

图(a)为腔体壁整体移动的情况，图(b)为腔体壁受力变形的情况。这种温度补偿方法直观有效，但缺点也是明显的。对于图(a)的情况，腔体壁由于可以自由移动，需要很好地解决移动腔体壁同其它腔体壁的接触问题；对于图(b)的情况，由于腔体壁受力需要适当弯曲，因此在制作工艺上有较高要求。这种温度补偿方法需要的推动力也比较大。

对于电容加载的同轴谐振腔来说，温度对谐振频率的影响主要是内导体长度变化造成的。一种增加同轴谐振腔频率稳定性的方法，就是限定同轴腔内导体的长度。如图2所示。

在这种结构中，同轴腔的内导体由两部分组成，它们之间使用簧片接触，使得这两部分可以相对自由移动。内导体2跟外导体通过一根铟钢棒连接在一起。由于铟钢的热膨胀系数很小，可以认为当温度升高时，内导体2是固定不动的。虽然内导体1受热膨胀，长度增加，但内导体的总长度并不发生改变，这样就在一定程度上起到了稳定谐振频率的作用。

这种技术有几点不足。首先是温度补偿不完全，虽然这种结构可以保证温度变化时内导体长度基本不变，但腔体外导体是有变化的，这对谐振腔的谐振频率同样是有影响的。其次就是簧片的接触问题，簧片反复移动和摩擦可能会使得簧片失效。Temperature Compensation on Filters 滤波器的温度补偿

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Yidong Wang

3.3 同轴腔电容补偿技术

3.4 介质球温度补偿技术

3.5 金属导体微扰技术

图2 限制同轴腔内导体技术图3 同轴腔电容补偿技术

对于电容加载同轴谐振腔来说，改变内外导体末端间的电容，可以有效地调节谐振腔的谐振频率。所以，适当地改变内外导体间的电容，可以起到温度补偿的效果。如图3所示。

在这种结构中使用了热敏感材料，它们的热膨胀系数比金属大（如聚四氟乙烯）。当温度升高时，热敏感材料制成的装置的高度减小，金属片同内导体的距离增大，内外导体间的电容减小，腔体的谐振频率会相应地增加，从而补偿谐振腔因为温度升高而造成的频率下降，达到温度补偿的效果。

将一个介质球置入波导谐振腔体中，改变介质球的位置，可以改变谐振腔的谐振频率。这样，随着温度的变化，精确控制介质球的位置，也可以起到温度补偿的效果。

目前有一类温度补偿方法是基于微扰理论发展而来的，结构如图4所示。图(a)显示为向内扰动装置，即随温度增加，金属圆柱插入谐振腔，起到缩小谐振腔体积的效果；图(b)显示为向外扰动装置，即随温度增加，金属圆柱拔出谐振腔，起到增大谐振腔体积的效果。

这类温度补偿装置既可用于矩形和圆柱波导谐振腔，也可以应用在同轴腔中。将温度补偿装置安装在谐振腔合适的位置上，金属圆柱插入谐振腔中。当温度变化时，装置中的热敏动力源会推动金属圆柱改变位置，从而调节谐振腔的频率，起到温度补偿的效果。

Temperature Compensation on Filters 滤波器的温度补偿王轶冬Yidong Wang

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4.结论

图4(a) 内扰动装置(b) 外扰动装置

微扰理论表明，当向内扰动如果发生在磁场强点，将提高谐振腔的谐振频率；当向内扰动发生在电

场强点，将降低谐振腔的谐振频率。向外扰动则产生相反的效果。当扰动是发生在最大的和零位置时，或者反过来当扰动是发生在最大的和零位置时，将发生谐振频率最大的改变。谐振腔谐振频率的微扰理论公式如下所示

式中，为扰动后的谐振腔频率的变化量，为未受扰动时谐振腔的谐振频率，为微扰所产生的体积变化量，为谐振腔受扰动前的体积，为常数，仅取决于谐振腔的几何形状和微扰的位置。这种结构目前有很多种实现方案，重点在于动力源的选择上。动力源可以分为有源和无源两大类。有源动力可以由低压直流电源和电机组成；无源动力包括固体石蜡、记忆金属、热双金属片、特种酒精等等。

随着广播、电视及通信技术的飞速发展，系统对微波滤波器的性能要求越来越高，大功率微波器件的频率稳定性成为微波滤波器设计过程中需要重点考虑的指标，温度补偿技术必将随着市场需求的增加而得到快速发展。

23王轶冬

1979年1月生于辽宁沈阳。2001年在清华大学获得工学学士学位，2005年在中国传媒大学获得工学

硕士学位，之后留校任教，主要从事微波无源器件的研制开发工作。

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应变式传感器的温度误差及补偿方法

Value Engineering 0引言应变式传感器以电阻应变片为转换元件，应变片粘贴在被测试件表面，由于被测试件的变形使其表面产生应变，从而引起电阻应变片的阻值变化，通过测量电阻的变化即反映了应变或应力的大小。电阻应变片不仅能够测量应变，而且对其他的物理量，只要能变为应变的相应变化，都可进行测量，如可以测量力、压力、位移、力矩、重量、温度和加速度等物理量。它结构简单、体积小、测量范围广、频率响应特性好、适合动态和静态测量、使用寿命长、性能稳定可靠，是目前应用最广泛的传感器之一[1-3]。电阻应变片由于温度变化引起的电阻变化与试件应变所产生的电阻变化几乎有相同的数量级，如果不采取必要的措施克服温度的影响，测量的精度无法保证。1温度误差产生的原因1.1电阻温度系数的影响应变片敏感栅的电阻丝阻值随温度变化的关系可用下式表示：R t =R 0（1+α0 ）Δt （1）式中:R t ———温度为t 时的电阻值；R 0———温度为t 0时的电阻值；α0———温度为t 0时金属丝的电阻温度系数；Δt ———温度变化值， Δt=t-t 0。当温度变化Δt 时，电阻丝电阻的变化值为： ΔR=R t -R 0=R 0α0Δt （2） 1.2试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数的影响当试件与电阻丝材料的线膨胀系数相同时，不论环境温度如何变化，电阻丝的变形仍和自由状态一样，不会产生附加变形。当试件与电阻丝材料的线膨胀系数不同时，由于环境温度的变化，电阻丝会产生附加变形，从而产生附加电阻变化。设电阻丝和试件在温度为0℃时的长度均为l 0，它们的线膨胀系数分别为βs 和βg ，若两者不粘贴，则它们的长度分别为l s =l 0（1+βs Δt ），l g =l 0（1+βg Δt ）（3）当两者粘贴在一起时，电阻丝产生的附加变形Δl 、附加应变εβ和附加电阻变化ΔR β分别为Δl =l g -l s =（βg -βs ）l 0Δt （4）εβ=Δl 0=（βg -βs ）Δt ，ΔR t =K 0R 0εβ=K 0R 0（βg -βs ）Δt （5）那么由于温度变化而引起的应变片总电阻相对变化量为ΔR t 0=ΔR α+ΔR β0=[α0+K 0（βg -βs ）]Δt （6）折合成附加应变量或虚假的应εt ，有 εt =ΔR t R 00 =αK 0+（βg -βs "）Δt （7）由式（6）和式（7）可知，因环境温度变化而引起的附加电阻的相对变化量，除了与环境温度有关外，还与应变片自身的性能参数（K 0，α0，βs ）以及被测试件线膨胀系数βg 有关。温度对应变特性的影响，除了上述两个方面，还将会影响粘合剂传递变形的能力等。但在常温下，上述两个方面是造成应变片温度误差的主要原因。 2温度补偿方法温度补偿方法通常有线路补偿和应变片自补偿两大类。 2.1线路补偿法电桥补偿是最常用且效果较好的线路补偿。图1是电桥补偿法的原理图。电桥输出电压U o 与桥臂参数的关系为：U o =A （R 1R 4-R B R 3）（8）式中，A 为由桥臂电阻和电源电压决定的常数。由上式可知，当R 3和R 4为常数时， R 1和R B 对电桥输出电压U o 的作用方向相反。利用这一基本关系可实现对温度的补偿。测量应变时，工作应变片R 1粘贴在被测试件表面上，补偿应变片R B 粘贴在与被测试件材料完全相同的补偿块上，且仅工作应变片承受应变，如图2所示。当被测试件不承受应变时，R 1和R B 又处于同一环境温度为t 的温度场中，调整电桥参数使之达到平衡，此时有U o =A （R 1R 4-R B R 3）=0（9）工程上，一般按R 1=R B =R 3=R 4选取桥臂电阻。当温度升高或降低Δt=t-t 0时，两个应变片因温度而引起的电阻变化量相等，电桥仍处于平衡状态，即U o =A[（R 1+ΔR 1t ）R 4-（R B +ΔR Bt ）R 3]=0（10）若此时被测试件有应变ε的作用，则工作应变片电阻R 1又有新的增量ΔR 1=R 1K ε，而补偿片因不承受应变，故不产生新的增量，此时电桥输出电压为U o =AR 1R 4K ε（11）由上式可知，电桥的输出电压U o 仅与被测试件的应变ε有关，而与环境温度无关。线路补偿法的优点是简单方便，补偿效果好。其缺点是在温度变化梯度较大的情况下，很难做到工作片与补偿片处于温度完全一致的情况，因而影响补偿效果。2.2应变片的自补偿法这种温度补偿法是利用自身具有温度补偿作用的应变片（称之为温度自补偿应变片）来补偿的。根据温度自补偿应变片的工作原理，可由式（7）得出，要实现温度自补偿，必须有：α0＝-K 0（βg -βs ）（12）———————————————————————基金项目：国家自然科学基金项目（60572001），河南省教育厅项目（2008B510019）和河南科技厅项目（112300410285）。作者简介：张宁（1974-），女，河南开封人，硕士，讲师，研究方向为电子信息工程，检测技术等。应变式传感器的温度误差及补偿方法 Temperature Error and Compensation of Strain Sensor 张宁Zhang Ning （商丘师范学院物理与电气信息学院，商丘476000）（Department of Physics and Electrical Information ，Shangqiu Normal University ，Shangqiu 476000，China ）摘要：分析了应变式传感器在实际应用中由于环境温度变化等因素的影响产生的附加误差，给出了几种温度误差的补偿方法，以提高测量的准确性。 Abstract:This paper systematically analyzes the additional error of resistor sensor in the actual application influenced by the factors such as the ambient temperature.In order to solve this problem,this paper puts forward several methods of temperature compensation to increase the measuring precision to ensure accuracy. 关键词：应变式传感器；温度误差；补偿 Key words:resistor strain sensor ；temperature error ；compensation 中图分类号：TS3文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）04-0011-02·11·

传感器温度补偿

传感器温度补偿算法分析从数学上来看，压力传感器的输出u（正比于传感器的数字量/AD码）可当作相关的环境温度T和被测压力P的二元函数轴 Y X 轴 Y被测压力X 压力传感器采集的数字量/ad码前言：首先我们对传感器线性化之后，进行温度补偿，如图我们在T0温度下对传感器进行了线性化。再进行一个温度点，两个压力点的标定，当标定压力为P1，此时处于A状态点，然后升温至T1，达到状态点B(X B,Y B,T1)，由X B 和T0温度下线性化关系求得标定前的压力值为Y C，得到虚拟点C(X C,Y C,T0),至此完成一个压力点的标定。然后更改标定压力为P2，到达状态点D(X D,Y D,T1)，可求虚拟点E(X E,Y E,T0)。至此标定工作完成。 T0时刻为传感器标定曲线，是一条基准曲线，其他温度时的曲线存在但是不知道形式，但是其上的标定点是已知的，当处于BCED区域内任意点F(X F,Y F,T)状态点时，T为温度传感器AD码，X F为压力传感器AD码，Y F为此时的被测压力，如果不补偿此时显示压力为Y H（也就是一个基准值），我们需要求得Y F和Y H之间的增量，因为Y G到Y H温度变化了T0-T1，作比值即得每温度变化了多少压力（变化率），而H到F变化T-T0，所以Y F和Y H之间的增量为(Y G-Y H)/(T1–T0)*(T-T0)。但是G点未知，我们需要通过已知点D点B去得到G的逼近点M，同理得H的逼近点N，

正文：设y=f（x，T）函数图像如图轴 Y X 轴分析一个温度点，两个压力点的标定。Y为被测压力X为压力传感器AD码。处于T0温度时，对传感器进行线性化（找到被测压力和传感器AD码的曲线）选择标定值PI，也就是在图中A点，然后升温至T1，根据此时传感器值X B和T0时刻的线性化关系求出Y C（也就是温度补偿前压力值），得到B(X B,Y B,T1) C(X C,Y C,T0)。更换择标定值P2温度仍为T1则处于D状态点，根据此时传感器值X D和T0温度下的线性化关系求出Y E（也就是温度补偿前压力值），得到D(X D,Y D,T1) E(X E,Y E,T0)，标定过程完成。补偿后，当温度改变压力改变，至F状态点，我们想根据该点的传感器的AD 码求出此时的被测压力，先保持T不变，沿DB,EC对x进行插值，分别求得H的逼近点N，G的逼近点M， Y M=Y D+(Y B-Y D)/(X B-X D)*(X M-X D) Y N=Y E+(Y C-Y E)/(X C-X E)*(X N-X E) 保持X不变沿NM对T进行插值 Y F=Y N+(Y M-Y N)/(T1–T0)*(T-T0) …………………………………………………….. （※）解释对T插值的实际意义:如果未补偿则为YH，(YM-YN)/(T1–T0)为此传感器值

温度补偿衰减器

ENG PUR MFG PLAN SM CC QA EMC TECHNOLOGY, INC CAGE CODE # 24602DWG #10011750001971 OLD CUTHBERT ROAD CHANGE NOTICE EN 01-446REV LVL Y CHERRY HILL, NJ 08034SHEET 1OF 2 TITLE:SPECIFICATION CONTROL DRAWING PART IDENTIFIER: TVA XX 00X 0X X -TEMPERATURE COEFFICIENT OF ATTENUATION 1 X 10-3 DB/DB/°C. X -ATTENUATION SHIFT NEGATIVE OR POSITIVE. XX DB VALUE SEE TABLE BELOW.SHIFT (NEG) DB VALUE SHIFT (POS)DB VALUE -.003 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10.0031, 3, 6-.004 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10.0051, 3, 6-.005 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10.0061-.006 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10.0071, 2, 3, 6-.007 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10.0086-.0091, 2, 3, 4, 5, 6DESCRIPTION: : TEMPERATURE VARIABLE CHIP ATTENUATOR. ASSEMBLY DWG: 1900774 1.0 SPECIFICATIONS: 1.1ELECTRICAL: 1.1.1IMPEDANCE: 50 OHMS NOMINAL 1.1.2 OPERATING FREQUENCY RANGE: DC - 6GHZ. 1.1.3 ATTENUATION VALUE: SEE TABLE ABOVE. 1.1.4 ATTENUATION ACCURACY AT 25°C: ±0.5DB @ 1 GHZ. 1.1.5VSWR: 1.30:1 MAX. @ 1GHZ. 1.1.6INPUT POWER:NEGATIVE SHIFTING: 2 WATTS CW. POSITIVE SHIFTING: 0.25 WATTS CW. 1.1.6.1FULL RATED POWER TO 125°C, DERATED LINEARLY TO 0 WATTS AT 150°C. 1.1.7TEMPERATURE COEFFICIENT OVER OPERATING TEMPERATURE RANGE: SEE TABLE ABOVE, TEMPERATURE COEFFICIENT TOLERANCE: ±0.001 DB/DB/°C. 1.2MECHANICAL: 1.2.1 OUTLINE DWG: SEE SHEET 2. 1.2.2WORKMANSHIP: PER MIL-PRF-55342. 1.3ENVIRONMENTAL: 1.3.1 OPERATING TEMPERATURE RANGE: -55°C TO +150°C. 1.4 ELECTROSTATIC DISCHARGE CONTROL: PER MIL-STD-1686. 2.0 UNIT MARKING:DB VALUE (XX), DIRECTION OF SHIFT (N OR P) AND TCA SHIFT (X). LEGIBILITY AND PERMANENCY PER MIL-STD-130. 3.0 QUALITY ASSURANCE: 3.1SAMPLE INSPECT PER ANSI/ASQC Z1.4 GENERAL INSPECTION, LEVEL II, AQL = 1.0. 3.1.1 VISUAL AND MECHANICAL EXAMINATION FOR CONFORMANCE TO OUTLINE DRAWING REQUIREMENTS. 3.2SAMPLE INSPECTION (DESTRUCTIVE TESTING). 3.2.1SELECT THREE (3) UNITS FROM LOT AND MEASURE DCA EVERY 20°C OVER THE TEMPERATURE RANGE -55°C TO +125°C. 3.2.1.1 CALCULATE, USING LINEAR REGRESSION, THE SLOPE OF THE CURVE. 3.2.1.2 CALCULATE TCA USING THE FOLLOWING FORMULA: TCA = SLOPE . ATTENUATION @ 25°C 3.2.1.3 ACCEPTANCE LIMITS: PER 1.1.7. 3.3 INSPECTION IN ACCORDANCE WITH QA0006 AND FORM0357 FOR COMMERCIAL GRADE PRODUCT.3.4 TEST DATA REQUIREMENTS:3.4.1NO TEST DATA REQUIRED FOR CUSTOMER. 3.4.2DATA RETENTION - 24 MONTHS.4.0PACKAGING: STANDARD PACK PER MC0023.

压力传感器温度补偿的硬件实现方案

压力传感器温度补偿的硬件实现方案【摘要】压力传感器广泛应用于各种电子产品中，压力采集的过程都需要将压力信号转换为易传输与处理的电信号，但大多数传感器的敏感元件均采用金属或半导体材料，其特性与环境温度有着密切的关系。而且实际应用中由于压力传感器的工作环境温度变化又较大，这就给测量结果带来误差，所以对压力传感器进行温度补偿是每位工程师必须要采取的措施。温度补偿的方法也根据每款压力传感器的特性及应用场合而不同，本文将根据压力传感器的实际应用介绍一种巧妙的硬件温度补偿方案。并引用实例加以具体说明。【关键词】压力传感器；硬件温度补偿 1.压力传感器及其温度补偿简介压力传感器是工程中常用的测量器件，而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成，这样的传感器也称为压电传感器。我们了解，晶体是各向异性的，非晶体是各向同性的。某些晶体介质，当沿着一定方向受到机械力作用发生变形时，就产生了极化效应；当机械力撤掉之后，又会重新回到不带电的状态，也就是受到压力的时候，某些晶体可能产生出电的效应，这就是所谓的极化效应。科学家就是根据这个效应研制出了压力传感器。压力传感器是把压力的变化转换成电阻值的变化来进行测量的，通常压力传感器输出的微小信号需通过后续的放大器进行放大，再传输给处理电路才能进行压力的检测。其阻值随压力的变化而变化。大多数传感器的静特性与环境温度有着密切的联系。实际工作中由于传感器的工作环境温度变化较大．又由于温度变化引起的热输出也较大,这将会带来较大的测量误差；继而影响到传感器的静特性，所以设计中必须采取措施以减少或消除温度变化带来的影响。在传感器的应用中，为使传感器的技术指标及性能不受温度变化影响而采取一系列具体技术措施。称为温度补偿技术。一般传感器都在标准温度(20±5)℃下标定，但其工作环境温度也可能由零下几十摄氏度升到零上几十摄氏度。传感器由多个环节组成。尤其是金属材料和半导体材料制成的敏感元件，其静特性与温度有着密切的关系。信号调理电路的电阻、电容等元件特性基本不随温度变化。所以必须采取有效措施以抵消或减弱温度变化对传感器特性造成的影响。即必须进行压力传感器的温度补偿。本文将根据压力传感器的实际应用介绍一种巧妙的硬件温度补偿方案。 2.压力传感器的应用电路简介本压力传感器采用恒流驱动方式，具体电路参见图1 图1 传感器的输出： V o=Kp*I*[1－KT*(T-25℃)]*P+V off 其中：P:外界压强mmHg或Kpa Kp:传感器的灵敏系数 I:激励电流mA KT:传感器的温度系数，一般按满跨度描述此传感器的应用温度范围5～40℃，压强300mmHg。因此，KT＝(V(300mmHg,40℃)-V(300mmHg,5℃))/(300*35)

带温度补偿的超声波测距系统设计模板

带温度补偿的超声波测距系统设计

南通大学传感器与检测课程设计(预习）报告项目：带温度补偿的超声波测距系统设计班级：姓名：学号：联系方式：学期： - -2 前言 .................................................................... 错误!未定义书签。

一．课题调研 ..................................................... 错误!未定义书签。 1.1传感器选型 ................................................ 错误!未定义书签。 1.1.1可选温度传感器 DS18B20 .................... 错误!未定义书签。 1.1.2可选用AD590温度传感器................... 错误!未定义书签。 1.2超声波传感器............................................. 错误!未定义书签。 1.2.2选用MAX232芯片做发射电路 ........... 错误!未定义书签。 1.2.3超声波发射电路 ................................... 错误!未定义书签。 1.2.4超声波接收电路 ................................... 错误!未定义书签。 1.2.5选用TL074芯片作为接受电路............. 错误!未定义书签。 1.3多种实现方法。......................................... 错误!未定义书签。 1.3.1方法一：系统结构框图........................ 错误!未定义书签。 1.3.2工作原理 .............................................. 错误!未定义书签。 1.3.3方案二：系统结构图如下。 ................ 错误!未定义书签。二．总体设计 ..................................................... 错误!未定义书签。 2.1电路图 ........................................................ 错误!未定义书签。 2.1.1超声波模块电路 ................................... 错误!未定义书签。 2.2.1主程序设计。....................................... 错误!未定义书签。前言

气体传感器.

模块五气敏传感器及其应用练习题一、填空题： 1、SnO2型半导体气敏器件非常适宜检测浓度较_______的微量气体。 2、半导体气敏传感器是利用气体在半导体表面的氧化和还原反应导致敏感元件阻值变化这一原理工作的，为加快这种原理过程，半导体气敏传感器一般附有。 3、氯化锂湿敏电阻是利用吸湿性盐类的潮解，离子导电率发生变化而制成的测湿元件，这种潮解是可逆的，即环境相对湿度增高时，电阻率，反之亦然。二、判断题： 1、接触燃烧式气体传感器属于气敏传感器。（） 2、SAW气敏传感器中，吸附膜吸收了环境中的某种特定气体，使基片表面性质发生变化，导致SAW振荡器振荡频率发生变化，通过测量频率的变化就可检测特定气体成分的含量。（）三、选择题： 1、SnO2气敏元件广泛应用于（） A、测气体质量 B、防灾报警 C、测气体浓度 D、用于电器的零件 2、下列传感器中，属于开关型传感器的是（） A、电阻式 B、结露型 C、霍尔式 D、光电式 3、气敏传感器一般用来检测气体的（） A、温度和浓度 B、湿度和成分 C、温度和成分 D、浓度和成分 4、气敏元件通常工作在高温状态(200～450℃)，目的是： A、为了加速上述的氧化还原反应。； B、为了使附着在测控部分上的油雾、尘埃等烧掉 5、当气温升高时，气敏电阻的灵敏度将，所以必须设置温度补偿电路。 A、减低； B、升高； C、随时间漂移； D、不确定。 6、气敏传感器构成的换气扇自动控制电路。换气扇通电采用SCR器件进行控制。这是为了 : A、使系统响应快； B、避免产生电火花，提高安全性； C、降低成本； D、便于电路设计。

7、气敏元件开机通电时的电阻很小，经过一定时间后，才能恢复到稳定状态；另一方面也需要加热器工作，以便烧掉油雾、尘埃。因此，气敏检测装置需开机预热后，才可投入使用。 A、几小时； B、几天； C、几分钟； D、几秒钟四、简答题： 1、为什么多数气敏器件都附有加热器? 2、如何提高半导体气敏传感器对气体的选择性和气体检测灵敏度? 五、分析题： 1、下图为酒精测试仪电路，A是显示驱动器。问：①TGS—812是什么传感器？② 2、5脚是传感器哪个部分，有什么作用？③分析电路工作原理，调节电位器RP有什么意义? 2、下图是一个一氧化碳检测电路，请分析其工作过程。

传感器实验报告应变片的温度效应及补偿

北京XX大学实验报告课程（项目）名称：实验三应变片的温度效应及补偿学院：自动化专业：自动化班级：学号：姓名：成绩： 2013年12月10日

实验一一、任务与目的了解温度对应变测试系统的影响。二、原理（条件）当应变片所处环境温度发生变化时，由于其敏感栅本身的温度系数，自身的标称电阻值发生变化，而贴应变片的测试件与应变片敏感栅的热膨胀系数不同，也会引起附加形变，产生附加电阻。为避免温度变化时引入的测量误差，在实用的测试电路中要进行温度补偿。本实验中采用的是电桥补偿法三、内容与步骤（1）了解加热器在实验仪所在的位置及加热符号，加热器封装在双平行的上片梁与下片梁之间，结构为电阻丝。（2）将差动放大器的（＋）、（－）输入端与地短接，输出端插口与F／V表的输入插口Vi相连。（3）开启主、副电源，调节差放零点旋钮，使F／V表显示零。再把F／V表的切换开关置2V档，细调差放零点，使F／V表显示零。关闭主、副电源， F／V表的切换开关置20V档，拆去差动放大器输入端的连线。（4）按图接线，开启主副电源，调电桥平衡网络的W1电位器，使F／V表显示零，然后将F／V表的切换开关置2V档,调W1电位器，使F／V表显示零。（5）在双平行梁的自由端（可动端）装上测微头，并调节测微头，使F／V表显示零。（6）将－15V电源连到加热器的一端插口，加热器另一端插口接地；F／V表的显示在变化，待F／V表显示稳定后，记下显示数值(起始-0.60 终止 0.094 温度：)，并用温度计（自备）测出温度(室温)，记下温度值。（注意：温度计探头不要触在应变片上，只要触及应变片附近的梁体即可。）

压力传感器温漂的处理方法

漂移产生的根本原因在于所有的压力传感器均基于一种材料的弹性形变，不论其材质弹性如何良好，每次弹性回复后，总会产生一定弹性疲劳。在传感器使用过程中，由于弹性材料引起的漂移根据材质不同各不相同，但是只要是合格的产品，都在很小的范围。另外，除了材料引起的漂移外，还存在一种更显著的漂移，即温度漂移。温度漂移是因为温度的变化而引起的压力传感器输出的变化，这种漂移也是因为材料的多重特性决定的。因为一种材料对压力敏感的同时对温度也敏感。通常压力传感器都要进行温度补偿，利用另一种温度特性相反的材料抵消温度引起的变化，或者使用数字补偿技术，采用数字补偿。压力传感器发展的初期，扩散硅芯片和金属基座之间用玻璃粉封接，缺点是压力芯片的周围存在着较大的应力，即使经过退火处理，应力也不能完全消除。当温度发生变化时，由于金属、玻璃和扩散硅芯片热澎胀系数的不同，会产生热应力，使传感器的零点发生漂移。这就是为什么传感器的零点热漂移要比芯片的零点热漂移大得多的原因。采用银浆和接线柱焊接，处理不好，容易造成接点电阻不稳定。特别是在温度发生变化时，接触电阻更易变化，这些因素是造成传感器零点时漂、温漂大的原因。要消除压力传感器的漂移问题我们可以金硅共熔焊接方法，将扩散硅和基座之间采用金硅共熔封接，因为金比较软应力小，引压管是玻璃管将之烧结到硅环上，玻璃管和底座用高温胶粘接，为测表压，在玻璃管外粘接一金属管，通到大气中。扩散硅电阻条组成惠斯登电桥，用高掺杂的方法形成导电书，将电桥和分布在周边的铝电极可靠地连接起来，而不采用通常蒸铝，反刻形成铝带的方法，这样做有助于减小传感器的滞后，铝电极和接线柱之间用金丝压焊和超声焊，使接点处的电阻比较稳定。艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。如需进一步了解图尔克、奥托尼克斯、科瑞、山武、倍加福、邦纳、亚德客、施克等各类传感器的选型，报价，采购，参数，图片，批发信息，请关注艾驰商城https://www.wendangku.net/doc/a79882467.html,/

加速度传感器的温度补偿

热电耦加速度传感器的温度补偿简介 MEMSIC 热电耦加速度传感器体积极小，内部集成了混合信号处理电路。传感器基于热对流原理工作，由于没有移动部件，它的工作性能可靠。同所有其他的热电耦加速度传感器一样，MEMSIC 器件的灵敏度和零点漂移将随着器件工作环境的温度的变化而发生变化。但是，这个变化是有规律的。器件的灵敏度随着温度的升高而减小，零点漂移随着温度的变化升高或者减小。因为这些变化都是有固定规律可寻的，所以用户可以通过很多的方法来对这些由温度引起的偏差进行补偿。在这个资料中，很多补偿方法都会介绍。比如，用热敏电阻的模拟电路补偿法、用内置温度传感器和微控制器的数字补偿法。在最后，对各种补偿方法进行了比较。温度对灵敏度的影响每一个系列的热电耦加速度传感器的灵敏度具有相同的温度变化特性。温度传导的物理规律决定了灵敏度的特性，制造上的差异对它没有影响。不同的两个器件之间灵敏度随温度变化的特性都是相同的。灵敏度变化的规律可以由以下方程来描述(比如MXA2500AL ，参考图1)： 67 .267 .2f f i i T S T S ?=? 图 1 热电耦加速度传感器的灵敏度/温度曲线其中 S i 是在任何初始温度Ti （如25°C 时）时的灵敏度而 S f 是在任何最终温度 T f 时的灵敏度。温度单位为绝对温度°K 。通过方程可知，在-40o C 时器件的灵敏度是25 o C 时的两倍，而85 o C 时又是25 o C 时的一半。不同系列器件方程里面T 的指数会有些差异，比如极低噪声系列器件的指数是2.90而不是2.67。对于那些可以接收灵敏度有百分之几变化的应用领域，上述的公式可以用一个线性函数来近似。用这种近似的方法（通过一个有–0.9%/°C 增益的外部电路）可以将灵敏度的变化限制在5% 以内（以室温时的灵敏度为基准；温度从0°C 变化到+50°C ）。对于性能要求比较高的应用，可以用一个低价位的MCU 来完成以上公式的计算。需要参考方案（采用Microchip 16F873/04-SO MCU）的客户可以与MEMSIC联系。采用这一参考方案，在满量程温度范围内，灵敏度的变化将被限制在1%以内。请浏览MEMSIC网站https://www.wendangku.net/doc/a79882467.html, ，您可以获得与之相关的详细资料。温度对零点漂移的影响同所有其他的加速度测量技术一样，每个MEMSIC 器件都有一个特定的零点温漂特性。每个应用方案可接受的零点温漂值各不相同。标准的MEMSIC 器件的温漂系数是±2mg/o C ，新型的低噪声器件温漂系数小于±1mg/o C 。器件的零漂大小和极性符合统计规律，可以用如下方程进行描述： Z=a+b .T+c .T 2 其中，Z 是在任何温度T 下的零点漂移，a 、b 、c 是每个加速度传感器的特性参数。图2 典型零点漂移/温度变化曲线在很多应用方案中需要器件有一个可以接受性能，一种线性近似的方法可以帮你达到这个要求(也就是仅仅使

带温度补偿的超声波测距系统设计说明

大学传感器与检测课程设计(预习）报告项目：带温度补偿的超声波测距系统设计班级：姓名：学号：联系方式：学期： 2015-2016-2

前言 (3) 一．课题调研 (3) 1.1传感器选型 (3) 1.1.1可选温度传感器 DS18B20 (3) 1.1.2可选用AD590温度传感器 (4) 1.2超声波传感器 (5) 1.2.2选用MAX232芯片做发射电路 (7) 1.2.3超声波发射电路 (8) 1.2.4超声波接收电路 (10) 1.2.5选用TL074芯片作为接受电路 (11) 1.3多种实现方法。 (12) 1.3.1方法一：系统结构框图 (12) 1.3.2工作原理 (12) 1.3.3方案二：系统结构图如下。 (13) 二．总体设计 (14) 2.1电路图 (14) 2.1.1超声波模块电路 (14) 2.2.1主程序设计。 (18)

前言以AT89S51单片机为核心，设计了一种带温度补偿的超声波测距系统。系统包括单片机、超声波发射及接收模块、温度补偿模块、信息显示模块。温度补偿模块采用温度传感器 DS18B20 采集环境温度，根据超声波速度与温度值的对应关系及时修正波速，以纠正温度的变化引起超声波测距系统产生的误差。一．课题调研 1.1传感器选型集成传感器是采用硅半导体集成工艺而制成的，因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器，它是将温度传感器集成在一个芯片上、可完成温度测量及模拟信号输出功能的专用IC。模拟集成温度传感器的主要特点是功能单一(仅测量温度)、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等，适合远距离测温、控温，不需要进行非线性校准，外围电路简单。 1.1.1可选温度传感器 DS18B20 由于声音的速度在不同的温度下有所不同，因此为提高精度，应通过温度补偿对超声波的传播速度进行校正。系统采用 DS18B20传感器测量温度，DS18B20 温度传感器具有不受外界干扰、精度高、测温围宽等优点。单片机口接 DS18B20 数据总线，控制DS18B20 进行温度转换和传输数据，数据总线接 10 kΩ的上拉电阻，作用是使总线控制器在温度转换期间无需一直保持高电平。

压力传感器原理详解

压力传感器原理内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 一．压力传感器原理一些常用传感器原理及其应用: 1、应变片压力传感器原理与应用力学传感器的种类繁多，如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传感器等。但应用最为广泛的是压阻式压力传感器，它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。下面我们主要介绍这类传感器。在了解压阻式力传感器时，我们首先认识一下电阻应变片这种元件。电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。它是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小，一般这种应变片都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处理电路（通常是A/D转换和CPU）显示或执行机构。

金属电阻应变片的内部结构 1、应变片压力传感器原理如图1所示，是电阻应变片的结构示意图，它由基体材料、金属应变丝或应变箔、绝缘保护片和引出线等部分组成。根据不同的用途，电阻应变片的阻值可以由设计者设计，但电阻的取值范围应注意：阻值太小，所需的驱动电流太大，同时应变片的发热致使本身的温度过高，不同的环境中使用，使应变片的阻值变化太大，输出零点漂移明显，调零电路过于复杂。而电阻太大，阻抗太高，抗外界的电磁干扰能力较差。一般均为几十欧至几十千欧左右。电阻应变片的工作原理金属电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象，俗称为电阻应变效应。金属导体的电阻值可用下式表示：式中：ρ——金属导体的电阻率（Ω?cm2/m） S——导体的截面积（cm2） L——导体的长度（m）我们以金属丝应变电阻为例，当金属丝受外力作用时，其长度和截面积都会发生变化，从上式中可很容易看出，其电阻值即会发生改变，假如金属丝受外力作用而伸长时，其长

带温度补偿的超声波测距系统设计

南通大学传感器与检测课程设计(预习）报告项目：带温度补偿的超声波测距系统设计班级：姓名：学号：联系方式：学期：2015-2016-2

前言以AT89S51单片机为核心，设计了一种带温度补偿的超声波测距系统。系统包括单片机、超声波发射及接收模块、温度补偿模块、信息显示模块。温度补偿模块采用温度传感器DS18B20 采集环境温度，根据超声波速度与温度值的对应关系及时修正波速，以纠正温度的变化引起超声波测距系统产生的误差。一．课题调研 1.1传感器选型集成传感器是采用硅半导体集成工艺而制成的，因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器，它是将温度传感器集成在一个芯片上、可完成温度测量及模拟信号输出功能的专用IC。模拟集成温度传感器的主要特点是功能单一(仅测量温度)、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等，适合远距离测温、控温，不需要进行非线性校准，外围电路简单。 1.1.1可选温度传感器DS18B20 由于声音的速度在不同的温度下有所不同，因此为提高精度，应通过温度补偿对超声波的传播速度进行校正。系统采用DS18B20传感器测量温度，DS18B20 温度传感器具有不受外界干扰、精度高、测温范围宽等优点。单片机口接DS18B20 数据总线，控制DS18B20 进行温度转换和传输数据，数据总线接10 kΩ的上拉电阻，作用是使总线控制器在温度转换期间无需一直保持高电平。

压力传感器的温度补偿

毕业论文课题名称压力传感器的温度补偿分析分院/专业机械工程学院/机电一体化技术班级机电1051 学号1001043522 学生姓名刘兵指导教师：杨新春 2013年5月20日

┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 摘要压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的，这样的传感器也称为压电传感器。我们知道，晶体是各向异性的，非晶体是各向同性的。某些晶体介质，当沿着一定方向受到机械力作用发生变形时，就产生了极化效应；当机械力撤掉之后，又会重新回到不带电的状态，也就是受到压力的时候，某些晶体可能产生出电的效应，这就是所谓的极化效应。科学家就是根据这个效应研制出了压力传感器。但是随着工作环境温度的不断变化，会导致体管参数发生变化，将会引起不稳定的静态工作点，电路的动态参数不稳定和温度漂移（包括零点漂移和灵敏度漂移）。最简单的方法就是保持工作环境温度的恒定，当然，这种要求是永远达不到的。所以本文就针对温度漂移问题展开分析。对于不同的压力传感器采用不同的温度补偿方法，使其达到预期的效果。关键词：压力传感器、温度、补偿

┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ Abstract The pressure sensor is the most commonly used one kind of sensor in industrial practice, and we usually use the pressure sensor is mainly made of the use of piezoelectric effect, the sensor also known as piezoelectric sensor. As we know, the crystal is anisotropic, non crystal is isotropic. Some crystal medium along a certain direction, when subjected to mechanical stress deformation occurs, produces the polarization effect; when the mechanical force is removed, will return to the uncharged state, when it is under pressure, can produce electricity effect of some crystals, which is called polarization effect. The scientist is developed according to the effect of pressure sensor. But with the continuous change of the environmental temperature, will cause the body tube parameter changes, will cause the static working point is not stable, dynamic parameters of the circuit unstable and temperature drift (including zero drift and sensitivity drift). The simplest method is to maintain a constant temperature working environment, of course, this requirement is never reach. So this article aims at the problem of temperature drift analysis. The temperature compensation method is different with different pressure sensors, to achieve the desired effect. Keywords:pressure sensor, temperature, compensation

温度补偿法的测试

温度补偿法的测试作者：邓凯伦徐进来源：《电子世界》2013年第16期【摘要】气体传感器具有高灵敏度、低功耗、小体积、重现性好、抗干扰能力强等优点。但是因为其加工工艺以及制作材料等影响，不可避免的会发生温度漂移。这对仪表的测量精度会造成严重影响，为了消除或者尽量减小此类影响，本文设计了温度补偿算法，针对于所选气体传感器对其输出信号进行补偿修正，以验证出此算法的有效性。【关键词】气体传感器；温度漂移；温度补偿可以看出经过温度补偿算补偿后的数据拟合曲线非常接近一条直线，可以近似的认为成线性关系。实验验证经过温度补偿算法处理过的气体传感器数据有更高的精准度。参考文献 [1]葛亚明，彭永峰，薛冰.零基础学FPGA[M].北京：机械工业出版社，2010（7）：1-43. [2]许媛媛.多孔硅薄膜湿度传感器的研制[D].郑州大学，2004. [3]银翔.中央空调计费系统的研究与设计[D].湖南大学，2007. [4]周晓峰.基于纳米氧化锌的湿敏石英谐振传感器的研究[D].华东师范大学，2007. [5]林经波.超高速航行体多路气体流量控制系统研究[D].西北工业大学，2006. [6]黄利华.纳米SnO2厚膜的H2S气敏特性研究[D].华中科技大学，2007. [7]戴戈.多媒体信息获取、处理与呈现的硬件体系结构[D].东南大学，2006. [8]甘德刚.变压器油中微水含量在线监测系统研究[D].重庆大学，2006. [9]尚峰.复合型智能火灾探测器的研究[D].大连理工大学，2003. [10]诸东强.混沌AD转换器研究[D].浙江大学，2005. [11]王天福.基于AT89S52单片机的煤矿瓦斯监测系统的研制[D].江苏大学，2007. [12]宋文绪杨帆传感器与检测技术[M].北京：高等教育出版社，2009（11）：211-225. [13]黄强.煤矿智能多参数气体检测仪的研制[D].重庆大学，2007.