导言:本文以摩托罗拉公司的压力传感器为例,探讨了其设计与应用中所涉及的概念。为了提高测量精度,合理进行误差补偿是至关重要的。该文将详细介绍四种常见误差产生机制及其对测试结果的影响,并提出用于提高测量精度的标定方法以及实用案例。
摩托罗拉公司生产的一类主流压力传感器是一种单片电阻变换器件,它们分为三大类:未加标定和补偿、有标定并进行温度补偿,以及具有标定、补偿和放大的型号。这些传感器通常与微控制器结合使用,而后者的嵌入软件能够建立传感器数学模型。在整个标定过程中,这个模型可以通过模数转换优化,以确保最终得到准确的压力测量值。
从计量学角度看,测量误差是指实际测得值与真实值之间的差异,而在没有经过适当标定的系统中,我们只能依赖典型灵敏度和偏移值来将输出电压转换成压力。这会导致如图1所示的一系列初始误差,其中包括偏移量误差、灵敏度误差、线性误差和滞后誤差。
偏移量错误主要由扩散过程中的变化引起,其曲线形状取决于硅片物理特性;灵敏度错误则随着输入信号大小而增大或减小;线性错误源自硅片物理非线性,但对于带放大功能的传感器来说,还应考虑放大电路可能出现的问题。此外,滞后错误在许多情况下可以忽略不计,但在高频环境下可能需要特别注意。
通过正确执行一系列实验,可以消除或显著减少这些错误。此外,对于某些特殊应用,可以采用多点或者三点标定的方法,以获得更高精度。例如,在血液监控系统中使用MPX2300这样的温度补偿式传感器时,可以利用多项式函数来实现较低水平线性的修正,从而达到极高级别精确性的要求(如图3所示)。
总之,本文旨在提供一个关于如何选择合适校准策略以提升性能,并解释不同类型设备如何通过有效管理其内部失真来实现更好的工作效率。在实际操作时,工程师需要根据具体任务需求仔细评估各种可用的技术选项,以便做出最佳决定。