硅压阻式压力传感器利用半导体材料的压阻效应来进行压力测量，以其体积小、灵敏度高、工艺成熟等优点，在各行业中得到了广泛应用。实际工程应用中由于硅材料受温度的影响，导致零点漂移和灵敏度漂移，因此温度补偿问题是提高传感器性能的一个关键环节。目前压力传感器主要有两种温度补偿方法：硬件补偿和软件补偿。硬件补偿方法存在调试困难、精度低、成本高、通用性差等缺点，不利于工程实际应用;利用数字信号处理技术的软件补偿能够克服以上缺点，也逐渐成为研究热点。

1.高阶温度补偿建模

压力传感器输出非线性误差主要是由零点温度漂移和灵敏度温度漂移产生，零点温度漂移是由于电阻掺杂不同而导致电阻的温度系数不同，灵敏度温度漂移主要由于压阻系数易随温度的升高而减少。针对温度对传感器输出影响，采用对零点温度漂移和灵敏度漂移建立高阶补偿模型进行统一补偿，补偿后压力值 Press(T )表示为温度传感器电压输出VT 和压力传感器电压输出VP 的函数：

　　将 Press(T ) 补偿转换成曲面拟合问题，采用高阶多项式拟合方法构造曲面方程：

式中系数矩阵中元素CI,J 是式(2)中VP VT 项对应系数。

对压力传感器进行全温段实验，得出压力传感器静态输出特性，应用上述模型计算拟合系数。

2 高阶温度补偿过程

在实际工程应用中，传感器输出电路可采用以DSP为核心运算电路进行动态温度补偿的方法来实现实时数字温度补偿，具体电路如图1 所示：整个电路由A/D转换电路、DSP 运算电路、串并转换电路、并串转换电路、E2RPOM等5部分组成。

对压力传感器进行全温段实验，计算出拟合系数存放在数字补偿电路的E2PROM 中。压力传感器输出电压值VP 和温度传感器输出电压值VT 通过A/D转换输出串行信号经过串并转换电路送到DSP运算电路中，DSP运算电路根据式(2)进行计算。最后补偿后结果通过并，串转换电路输出，从而实现压力传感器实时数字温度补偿。

3 高阶温度补偿系数计算过程

由于不同压力传感器动态特性不同，采用高阶补偿模型计算出拟合系数也有差异。为了保证动态温度补偿在硬件上方便实现，减少硬件运算量，必须先求出拟合系数并进行适当调整，使拟合系数以统一格式存放。

以拟合系数范围在小数点前6 位小数后3 位为例，即{-999 999.999,999 999.999}范围，步骤如下：

(1)构造高阶多项式，根据静态实验数据用高阶温度补偿模型进行拟合，计算出拟合系数矩阵C.

(2)判断拟合系数矩阵C 系数是否在范围内：如果所有系数值在范围内，拟合过程结束;当系数值不在范围内，记录拟合系数下标值。取绝对值最大的一项CI,J (max) ,CI,J (max) 取绝对值与999 999.999相除取整得到调整系数N.

(3)重新构造高阶多项式，针对步骤(1)中计算出系数值不在范围内对应位置项的系数置0得缺项多项式，重新根据静态实验数据进行拟合，求系数矩阵C1.根据N 对系数矩阵进行调整，调整后系数矩阵C =[C + C1N]/(N + 1)。

(4)对调整后系数矩阵C 重复步骤(2)进行判断，直至所有系数矩阵中系数值都在范围内，则调整结束，保存系数矩阵。

拟合系数通过上述方法可以以统一的数据格式进行存放，方便在DSP 硬件平台上实现动态数字温度补偿，在一定程度上可以减少硬件运算量。系数调整过程还需要根据具体情况设定系数范围，在能够保证传感器输出线性性的情况下，系数范围越小在硬件上越容易实现。

4 硅压阻式压力传感器温度补偿分析

采用高阶温度补偿方法对硅压阻式压力传感器的零点漂移和灵敏度漂移进行统一补偿。由实验数据可知，这种方法可以对硅压阻式压力传感器温度补偿效果明显，能够很好的提高压力传感器的输出线性性，通过硬件可以实现传感器实时数字温度补偿，具有一定的工程应用价值，值得我们学习。但是这种方法也存在某些不足：对于实验数据离散量比较大的情况下，高阶温度补偿模型会对个别数据点补偿效果不理想。针对这个问题可以采用插值法和引入权函数方法结合起来进行进一步改进，争取进一步完善。