羅艷芬

（南昌航空大學(xué)信息工程學(xué)院, 江西南昌,330063 ）

1 惠斯通電橋壓力傳感器電路的溫度補(bǔ)償

1.1 惠斯通電橋壓力傳感器電路的零位溫漂

圖1 惠斯通電橋壓力傳感器測量電路

1.2 惠斯通電橋壓力傳感器電路的零位溫漂補(bǔ)償原理

圖2 并聯(lián)電阻補(bǔ)償法

圖3 串聯(lián)電阻補(bǔ)償法

2 霍爾傳感器測量電路的溫度補(bǔ)償

霍爾傳感器是基于霍爾效應(yīng)的一種磁敏式傳感器。根據(jù)霍爾效應(yīng)原理，半導(dǎo)體材料通電后形成載流子，有磁場存在時(shí)，產(chǎn)生的洛侖磁力使載流子向材料橫向兩側(cè)偏轉(zhuǎn)并集聚，就會(huì)在橫向兩側(cè)形成一個(gè)電場[4]。這個(gè)電場力和洛侖磁力相反，阻礙載流子繼續(xù)堆積，當(dāng)霍爾電場力增大到與洛侖磁力相等時(shí)，材料橫向兩側(cè)就建立起一個(gè)穩(wěn)定的電壓。形成霍爾電勢[6]。根據(jù)這一原理制成了霍爾傳感器，當(dāng)霍爾傳感器控制電流和環(huán)境溫度一定時(shí)，霍爾電勢和磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比。當(dāng)環(huán)境溫度一定時(shí)，霍爾電勢與控制電流和磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度乘積成正比，如圖4 所示，將霍爾半導(dǎo)體薄片置于磁場B中，在薄片控制電極通以電流I，在垂直于電流和磁場的方向上產(chǎn)生霍爾電勢UH：UH=K HIB，通過測量霍爾電勢的大小，霍爾傳感器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電磁、壓力、加速度、振動(dòng)等測量領(lǐng)域。

圖4 霍爾傳感器測量電路

霍爾材料都是半導(dǎo)體性質(zhì)的，由于半導(dǎo)體材料的電阻率、遷移率和載流子濃度等都隨溫度變化，使得霍爾傳感器的內(nèi)阻、輸出電阻和霍爾電勢等參數(shù)也隨溫度發(fā)生變化，從而使霍爾元件產(chǎn)生溫差電壓。如圖5 所示，給出了幾種典型霍爾材料內(nèi)阻隨溫度變化的關(guān)系。在高精度或較高精度的測量中，必須對其進(jìn)行溫度補(bǔ)償，削弱溫度變化對霍爾傳感器測量的影響。

圖5 不同霍爾材料內(nèi)阻與溫度的關(guān)系

2.1 電源補(bǔ)償

霍爾傳感器電路中，可采用在電壓源供電的電路中串聯(lián)一個(gè)溫度補(bǔ)償電阻Rp1實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償，或者采用恒流源供電，溫度補(bǔ)償電阻Rp2與傳感器并聯(lián)同樣可以實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償。溫度補(bǔ)償電路如圖6、圖7 所示。

圖6 恒壓源溫度補(bǔ)償電路

圖7 恒流源溫度補(bǔ)償電路

2.2 利用輸出回路的負(fù)載進(jìn)行補(bǔ)償

圖8 所示霍爾傳感器電路中，在輸入端控制電流恒定，即輸入電流隨溫度變化可以忽略的情況下，如果輸出電阻隨溫度變化而發(fā)生變化同樣會(huì)影響到霍爾傳感器的輸出uo。設(shè)霍爾傳感器輸出端等效電阻為 0R，輸出電阻溫度系數(shù)為β，霍爾元件靈敏度溫度系數(shù)為α，選擇合適的負(fù)載LR就有可能補(bǔ)償這種溫度影響，使得霍爾傳感器在溫度變化?T時(shí)，輸出uo保持不變，即在圖8（b）中滿足:

圖8 輸出回路負(fù)載補(bǔ)償