王永清，饶和昌

（华中科技大学 机械科学与工程学院，湖北 武汉 430074）

在工业和医疗领域，压力传感器在状态监测中有着广泛地应用。精确的传感器信号能够很好的还原被测量的状态，以利于人们做出正确可靠的决策。由于材料及加工工艺的限制，传感器直接输出的信号不可避免地存在非线性、零点温度漂移、灵敏度温度漂移等问题。为此，在实际使用过程中需要对这些不确定因素进行补偿，以获得满足使用要求的信号。针对桥式压力传感器，选用TI公司的PGA309信号调理芯片进行外围硬件电路和软件算法的设计，以补偿传感器非线性输出及温度漂移等问题。

1 桥式压力传感器

这里考虑的调理对象是一种硅压阻式压力传感器，采用高精密半导体电阻应变片组成惠斯顿电桥，作为力电变换的测量电路，结构原理如图 1所示。R1～R4为应变电阻，VEXC为电桥激励电压，Uo为电桥输出电压。惠斯顿电桥的压阻式传感器，如无压力变化，其输出为零，几乎不耗电。

根据电桥的基本特性，当外界压力使R1～R4的电阻发生改变时，Uo的值也会相应地发生改变，Uo值的大小反应了施加于传感器上的外部压力的大小。为了提高传感器的灵敏度，在电桥设计时，把一对阻值增大的电阻相对排布（R2、R3），另一对阻值减小的电阻相对排布（R1、R4），如此，电桥的输出为：

图1 压阻式传感器原理图Fig.1 Diagram of piezoresistive pressure sensor

简化后为：

ΔRT是指由于温度的改变而引起的电阻变化。为简化分析，认为4个扩散电阻起始阻值都相等并为R。……