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(bǔ)償標(biāo)定,;
2. 有標(biāo)定并進(jìn)行溫度補(bǔ)償,;
3. 有標(biāo)定、補(bǔ)償和放大,。
偏移量,、范圍標(biāo)定以及溫度補(bǔ)償均可以通過薄膜電阻網(wǎng)絡(luò)實(shí)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,。
傳感器簡單的數(shù)學(xué)模型即為傳遞函數(shù)。該模型可在整個(gè)標(biāo)定過程中進(jìn)行優(yōu)化,,并且模型的成熟度將隨標(biāo)定點(diǎn)的增加而增加,。
從計(jì)量學(xué)的角度看,測量誤差具有相當(dāng)嚴(yán)格的定義:它表征了測量壓力與實(shí)際壓力之間的差異,。而通常無法直接得到實(shí)際壓力,,但可以通過采用適當(dāng)?shù)膲毫?biāo)準(zhǔn)加以估計(jì),計(jì)量人員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(biāo)準(zhǔn),。
由于未經(jīng)標(biāo)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,,測得的壓力將誤差。
這種未經(jīng)標(biāo)定的初始誤差由以下幾個(gè)部分組成:
a. 偏移量誤差,。由于在整個(gè)壓力范圍內(nèi)垂直偏移保持恒定,,因此變換器擴(kuò)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(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)(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(kuò)散過程的變化,。
c. 線性誤差,。這是一個(gè)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。
d. 滯后誤差:在大多數(shù)情形中,,滯后誤差wan全可以忽略不計(jì),,因?yàn)楣杵哂泻芨叩臋C(jī)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(biāo)定可消除或極大地減小這些誤差,,而補(bǔ)償技術(shù)通常要求確定系統(tǒng)實(shí)際傳遞函數(shù)的參數(shù),,而不是簡單的使用典型值。電位計(jì),、可調(diào)電阻以及其他硬件均可在補(bǔ)償過程中采用,,而軟件則能更靈活地實(shí)現(xiàn)這種誤差補(bǔ)償工作。
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