【技术贴】如何对压力传感器进行高精度校准？_菲儿的小木屋

图2（左）为xxx型压力传感器输出特性曲线。分别为在-40°，0°，25°以及85°温度环境中测试电桥在不同压力下输出。实际应用中我们往往期望传感器输出与温度无关且线性，如图2（右）。受限于MEMS设计制作工艺、材料物理特性等，MEMS传感器本身很难达到理想要求，实际应用中往往需在MEMS后端加入信号调理芯片对其进行校准。

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由图2可看出传感器输出不理想因素主要有：零点漂移（offset），灵敏度（Sensitivity），以及其非线性（Nonlinearity）。其中零点漂移（offset）和灵敏度（Sensitivity）均受温度影响，即体现为温度系数。可分别由如下公式表示：

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公式1为理想传感器输出特性，而实际传感器特性则需借助于公式2，3，4分别对非线性（Nonlinearity），零点漂移（offset），灵敏度漂移（Sensitivity）进行描述。

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Vout: 引入温漂、非线性后的传感器输出

V0：非线性拟合多项式展开基准点

kn：n阶非线性系数

Tstand：多项式拟合温度基准点

tcn：零点漂移（offset）n阶温度系数

tsn：灵敏度（Sensitivity）n阶温度系数

信号调理芯片介绍

传感器信号调理芯片通常可以提供对前端传感器采集数据进行放大、校准和温度补偿的功能，从而使得传感器器件具有稳定可靠进行工作，并且使得器件之间具有良好的一致性。除使用集成式的信号调理芯片外，传统方案也可以使用外围分立电路来实现传感器的校准与标定，但效率低下，且效果依赖于人工与经验，不适于规模生产。而通过信号调理芯片的使用，能够免除手工校准的繁杂工作，并且提高传感器器件的可靠性。常见的桥式信号调理芯片型号包括德国ZMDI公司的ZSC31010，美国美信公司的MAX1452，以及苏州纳芯微电子公司的NSA2300。接下来本文将以NSA2300为例介绍信号调理芯片对传感器进行校准的相关说明。NSA2300为一款专为桥式传感器提供的高集成、低功耗、高精度的传感器信号采集、放大和校准的传感器接口芯片，可以用于压力传感器调理，磁传感器调理，各类应变式传感器接口等。NSA2300可为传感器提供零点偏移及其温度补偿，灵敏度及其温度补偿以及非线性补偿，不需要其他额外的外部器件支持。NSA2300还提供多种温度测量模式，同时支持I2C/SPI数字输出和模拟输出，并可通过复用模拟输出引脚（AOUT）进行单线数字通讯（OWI）。