申请/专利权人：广东迈科鼎医疗科技有限公司

申请日：2021-08-31

公开（公告）日：2024-03-19

公开（公告）号：CN113951859B

主分类号：A61B5/03

分类号：A61B5/03

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.19#授权;2024.02.23#专利申请权的转移;2022.05.13#实质审查的生效;2022.01.21#公开

摘要：本发明涉及调理方法技术领域，且公开了一种颅内压传感器信号调理方法，包括：制作基于PGA309的信号调理电路来对桥式压力传感器进行标定和校正，包括信号增益模块、温度测量模块、故障检测模块、激励及线性化模块和数字接口模块；PGA309上电以后，首先用温度传感器进行温度测量，然后从外部EEPROM的列表数据中查找相应的温度补偿系数，调整零位DAC和增益DAC的输出，进行温度补偿，增益放大后的输出信号，经反馈路径送给线性化DAC，按比例与参考电压叠加，形成激励信号送给传感器。本发明提出一种颅内压传感器信号调理方法，本发明通过温度补偿系数表及线性化电路对传感器端输出信号进行了有效的补偿与调理。

主权项：1.一种颅内压传感器信号调理方法，其特征在于，包括：制作基于PGA309的信号调理电路来对桥式压力传感器进行标定和校正，包括信号增益模块、温度测量模块、故障检测模块、激励及线性化模块和数字接口模块；其中，所述信号增益模块具体如下：PGA309共有三级信号放大电路，前置放大器G1对输入微弱传感器进行放大和噪声抑制，其增益范围最大为4-128，后级放大器G3用于驱动输出增益调节范围为2-9，前置放大器G1和后级放大器G3的增益为固定的几个数值，通过PGA309内部寄存器进行配置，为了获得期望的指定增益倍数，中间级G2通过一个16位的DAC可以实现对增益的精细调节，其调节范围为0.3333-1倍；通过三级放大调节，PGA309的整个放大增益范围可达到2.7-1152，考虑到传感器存在零点漂移，PGA309还内置了零点漂移校正功能，在两处进行调节：粗调在前置放大级G1以前，精调在前置放大级G1之后精细调节G2之前，通过这两次调节完成对零点漂移的补偿；其中，所述温度测量模块具体如下：选择内部的温度传感器或通过TEMP脚外接测量元件，把表征温度的电压信号送到内部的ADC，外接的EEPROM存储了温度校正系数，通过查表的方式分段补偿；其中，所述故障检测模块具体如下：故障检测模块分为两个部分，一部分位于传感器信号输入口的故障检测单元，它通过内部的9个比较器，把输入信号与基准电压进行比较，从而判断传感器的状态，在故障状态器的标识位给予标识；另一部分则是对增益后的信号进行检测，当其超过输出范围时，对输出信号进行限制并报警；其中，所述激励及线性化模块具体如下：桥式传感器在外力下，输出的信号本身是非线性的，PGA309中含有一条专用于传感器激励和线性化的电路，当PGA309工作时，需要一个稳定的参考电压，该电压是其内部的参考电压或外部参考电压，线性化电路首先对内部参考电压进行测量，将其与输出电压VOUT的反馈信号相加来作为传感器非线性曲线的补偿，反馈值的大小由一个7位的DAC来决定；电桥激励电压的选择同样有两种方式，可外接独立的恒压源对其供电，或者使用PGA309提供的VEXC作为激励电压，如若要使用PGA309内部的线性化功能模块则必须以VEXC的作为激励源，线性化电路通过引入输出电压反馈，动态的改变VEXC的大小以达到线性校正的目的，引脚VIN1和VIN2接电桥的输出端；其中，所述数字接口模块具体如下：单线制UART的编程口，用于对PGA309内部寄存器进行配置，波特率为4.8kbs-38.4kbs；另外一种为两线制I2C接口，该接口用于对外部EEPROM进行存取访问，EEPROM存放PGA309的配置信息及温度补偿系数表；PGA309有9个内部寄存器，用于对其各功能模块进行配置及状态的监测；上电后，PGA从EEPROM读取配置信息，之后进行一次温度转换，根据转换的温度值检索事先标定好的温度补偿系数表，查询当前温度下的增益精调和零点精调值，这样便完成了一次输入电压的放大，此后的每一次信号的放大都是从温度采样开始；PGA309上电以后，首先用温度传感器进行温度测量，然后从外部EEPROM的列表数据中查找相应的温度补偿系数，调整零位DAC和增益DAC的输出，进行温度补偿，增益放大后的输出信号，经反馈路径送给线性化DAC，按比例与参考电压叠加，形成激励信号送给传感器，这一过程由PGA309内建的一个自动状态机实现并不断执行，保证PGA309正常工作；对桥式压力传感器非线性部分的补偿，是通过PGA309线性化模块实现的PGA309线性化模块仅实现对压力引起的非线性进行补偿，对温度引起的非线性误差不予考虑；PGA309线性化模块通过引入一定比例的输出电压，动态的改变电桥激励电压的大小，使得输出电压尽可能与理想线性曲线相吻合；PGA309线性化模块仅消除了激励引起非线性误差，为此还需要对温度漂移误差进行补偿，PGA309在每次信号放大前都先进行温度采样，根据事先建立的温度补偿表，按照一定的检索算法查询与该温度匹配的零点和增益精调DAC值，使得在不同温度下PGA309输出依然满足期望的输出范围；温度补偿算法的核心是建立温度补偿系数检索表，为此，首先要建立每个传感器对应的温漂曲线，根据传感器的数学参考模型，当输入压力P＝Pmin时，此时对应电桥的零点漂移曲线；当P＝Pmax时，对应电桥的灵敏度漂移曲线，KbridgeP，T＝n+nT+nT2；由期望的输出范围即可解算出所需工作温度范围内零位DAC和增益DAC的值，进而采用线性插值算法建立17个温度点的补偿系数表。

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权利要求：

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