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壓力傳感器誤差補償技術(shù)

發(fā)布時間:2020-01-16 14:36人氣:

目前市場上壓力傳感器種類豐富多樣,這使得設(shè)計工程師可以選擇系統(tǒng)所需的壓力傳感器。這些壓力傳感器既包括最基本的變送器,也包括更為復(fù)雜的帶有片上電路的高集成度傳感器。由于存在這些差異,設(shè)計工程師必須盡可能夠補償壓力傳感器的測量誤差,這是保證傳感器滿足設(shè)計和應(yīng)用要求的重要步驟。在某些情況下,補償還能提高傳感器在應(yīng)用中的整體性能。合理進行壓力傳感器的誤差補償是其應(yīng)用的關(guān)鍵。壓力傳感器主要有偏移量誤差、靈敏度誤差、線性誤差和滯后誤差,本文將介紹這四種誤差產(chǎn)生的機理和對測試結(jié)果的影響,同時將介紹為提高測量精度的壓力標定方法以及應(yīng)用實例。
滄正微型壓力傳感器
1、基本的或未加補償標定;
2、有標定并進行溫度補償;
3、有標定、補償和放大。
偏移量、范圍標定以及溫度補償均可以通過薄膜電阻網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn),這種薄膜電阻網(wǎng)絡(luò)在封裝過程中采用激光修正。
該傳感器通常與微控制器結(jié)合使用,而微控制器的嵌入軟件本身建立了傳感器數(shù)學(xué)模型。微控制器讀取了輸出電壓后,通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器的變換,該模型可以將電壓量轉(zhuǎn)換為壓力測量值。
傳感器最簡單的數(shù)學(xué)模型即為傳遞函數(shù)。該模型可在整個標定過程中進行優(yōu)化,并且模型的成熟度將隨標定點的增加而增加。
從計量學(xué)的角度看,測量誤差具有相當(dāng)嚴格的定義:它表征了測量壓力與實際壓力之間的差異。而通常無法直接得到實際壓力,但可以通過采用適當(dāng)?shù)膲毫藴始右怨烙嫞嬃咳藛T通常采用那些精度比被測設(shè)備高出至少10倍的儀器作為測量標準。
由于未經(jīng)標定的系統(tǒng)只能使用典型的靈敏度和偏移值將輸出電壓轉(zhuǎn)換為壓力,測得的壓力將產(chǎn)生誤差。
這種未經(jīng)標定的初始誤差由以下幾個部分組成:
1、靈敏度誤差,產(chǎn)生誤差大小與壓力成正比。如果設(shè)備的靈敏度高于典型值,靈敏度誤差將是壓力的遞增函數(shù)。如果靈敏度低于典型值,那么靈敏度誤差將是壓力的遞減函數(shù)。該誤差的產(chǎn)生原因在于擴散過程的變化。 。
2、偏移量誤差。由于在整個壓力范圍內(nèi)垂直偏移保持恒定,因此變換器擴散和激光調(diào)節(jié)修正的變化將產(chǎn)生偏移量誤差
3、滯后誤差:在大多數(shù)情形中,滯后誤差完全可以忽略不計,因為硅片具有很高的機械剛度。一般只需在壓力變化很大的情形中考慮滯后誤差。
4、線性誤差。這是一個對初始誤差影響較小的因素,該誤差的產(chǎn)生原因在于硅片的物理非線性,但對于帶放大器的傳感器,還應(yīng)包括放大器的非線性。線性誤差曲線可以是凹形曲線,也可以是凸形曲線。
標定可消除或極大地減小這些誤差,而補償技術(shù)通常要求確定系統(tǒng)實際傳遞函數(shù)的參數(shù),而不是簡單的使用典型值。電位計、可調(diào)電阻以及其他硬件均可在補償過程中采用,而軟件則能更靈活地實現(xiàn)這種誤差補償工作。
一點標定法可通過消除傳遞函數(shù)零點處的漂移來補償偏移量誤差,這類標定方法稱為自動歸零。
差動傳感器的零壓力標定非常精確,因為標定壓力嚴格為0。另一方面,壓力不為0時的標定精確度取決于壓力控制器或測量系統(tǒng)的性能。偏移量標定通常在零壓力下進行,特別是在差動傳感器中,因為在標稱條件下差動壓力通常為0。對于純傳感器,偏移量標定則要困難一些,因為它要么需要一個壓力讀取系統(tǒng),用以測量其在環(huán)境大氣壓力條件下的標定壓力值,要么需要獲取期望壓力的。更多壓力傳感器技術(shù)文章請訪問http://www.sckwy.com

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