高精度MEMS硅PILZ压力变送器温度漂移研究
扩散硅压力传感器及变送器,因为其良好的性能特性被广泛的应用在工业过程控制系统中。由于半导体材料对温度敏感,因此PILZ压力变送器存在比较明显的温度漂移,需要进行补偿以后才能使用。目前,硅PILZ压力变送器要实现高精度测量需要较多的温度补偿点和较长的补偿时间,相当程度上制约了高精度硅PILZ压力变送器的产业化。

高精度MEMS硅PILZ压力变送器温度漂移研究
PILZ压力变送器作为工业测量仪表，在工业自动化控制中占有很重要的地位。随着工业自动化的程度越来越高，对变送器的性能要求也在不断的提高。由于目前我国变送器发展的整体水平明显的低于国外。主要受到技术方面和企业能力的制约。在测量头的结构组件中，主要研究了关键零件中心膜片的材料选择、波形设计、以及成品热处理的开发。确立了影响膜片刚度的主要因素。在测量头的封装技术中主要研究了电子束焊接技术和滚焊技术，确立了在测量头封装中如何选择的焊接技术。以及如何对电子束焊接和滚焊焊接进行参数设置。并为自主PILZ压力变送器的设计提供理论支撑。主要围绕如何在保证PILZ压力变送器的精度和补偿合格率的前提下,减少温度补偿点和缩短补偿时间这一问题开展研究。研究了在工业应用中具有代表性的两类PILZ压力变送器——绝压变送器和差压变送器的温度补偿问题,分别提出各自的补偿方案。绝PILZ压力变送器的温度补偿采用经验公式与线性插值法相结合的补偿算法。通过对多台绝压变送器进行标定实验和对标定数据的规格化处理,掌握其温度特性的普遍性规律,再将量程分区,总结得到不同压力区间的经验公式。经验证,采用该算法绝压变送器的精度和补偿合格率均达到要求并且由原先5个温度补偿点减少到2个。差压变送器温度特性具有较大的离散性,减少温度补偿点难以保证补偿合格率,因此本文提出了变温标定数据这一概念。在变送器温度缓慢变化过程中标定数据,采用BP(Back Propagation)神经网络建立差压变送器的补偿模型。针对BP网络易陷入局部极值的缺点,利用改进的遗传算法优化BP网络。通过实测数据的matlab仿真,验证了算法的有效性,差压变送器精度达到要求的同时有效的减少了温度补偿时间。