土压传感器零点时间漂移补偿软硬件实现

原土压传感器系统结构原理图，如图 1 所示，其主要由应变电桥、ZMD31050 信号调理芯片以及电源部分组成。ZMD31050 芯片为应变电桥提供 5V 激励电压，对应变电桥输出信号进行放大、数字化以及补偿校准处理，最终输出模拟信号。由于 ZMD31050 芯片是一款专用信号调理芯片，其中补偿校准算法早已在芯片内部固化，用户无法对芯片内部进行编程控制，只能写入根据标定数据计算的相关参数。零点偏移量数字补偿也于标定过程中，一旦参数写入，需要更改只能进行再次标定 。

因此零点漂移软件补偿技术不便于在原土压传感器上实现。考虑硬件补偿方式，对于模拟式自动调零电路，虽然电路结构简单，但是信号保持时间以及保持质量等问题难以解决；对于数字式调零电路，虽然不存在保持时间以及保持质量方面问题，但是由于需要微处理器、ADC、DAC 等器件支持，一方面会增大信号调理单元尺寸，另一方面会增加系统成本。因此，在原土压传感器上实现零点漂移补偿的可行性较差。由于土压传感器使用周期仅为数天，而应变传感器在短期内零点时间漂移量较小且可忽略，因此本文拟采用静态补偿方法实现土压传感器零点时间漂移补偿。考虑到土压传感器小型化的要求，最终选用 ADI 公司推出的一款高集成度高性能的模数混合信号处理芯片 ADuC7061 微处理器设计小型化土压传感器 ，其硬件结构图，如图 2 所示。

系统工作过程：应变电桥输出 mV 量级电压信号，直接送入 ADuC7061 微处理器进行信号放大、数字化、数字滤波以及信号补偿（比如非线性补偿、零点补偿、温度补偿等）等处理，处理完的信号最终以模拟信号输出。电源部分将外部输入电压转换成稳定电压为传感器及微处理器提供工作电源。微动开关手动调零依靠微动开关动作触发微处理器内部中断，实现土压传感器零点输出软件调零。