主流
壓力傳感器是一種單片壓阻器件,該器件具有3類:
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)絡實現(xiàn),這種薄膜電阻網(wǎng)絡在封裝過程中采用激光修正。
該傳感器通常與微控制器結合使用,而微控制器的嵌入軟件本身建立了傳感器數(shù)學模型。微控制器讀取了輸出電壓后,通過模數(shù)轉換器的變換,該模型可以將電壓量轉換為壓力測量值。
傳感器最簡單的數(shù)學模型即為傳遞函數(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。
從計量學的角度看,測量誤差具有相當嚴格的定義: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?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換為壓力,測得的壓力將誤差。
這種未經(jīng)標定的初始誤差由以下幾個部分組成:
a. 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。
b. 靈敏度誤差,產(chǎn)生誤差大小與壓力成正比。如果設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)(見圖1)。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。
c. 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。
d. 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。
標定可消除或極大地減小這些誤差,而補償技術通常要求確定系統(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。
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