压力传感器论文探究其组成之美双面展开

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的误差补偿策略。压力传感器的精确度至关重要,其误差包括偏移量、灵敏度、线性和滞后四种类型。本文将详细分析这些误差产生的机制,并介绍标定方法以及实践中如何提高测量精度。

摩托罗拉公司生产的主要压力传感器是一种单片变阻器件,分为三个类别:未加标定和补偿、有标定但仅进行温度补偿,以及具备标定、补偿和放大功能。这类传感器通常与微处理器结合使用,后者通过建立数学模型来转换输出电压为准确的压力值。该模型在整个标定过程中可进行优化,其成熟度随着增加的标定点而增加。

从计量学角度看,测量误差是指测量值与实际值之间的差异,而实际值通常难以直接获取,但可以通过高精度标准仪表估算。由于未经标定的系统只能依赖典型灵敏度和偏移量,将输出电压转换为压力,从而产生如图1所示初始错误曲线,这个曲线由偏移量、灵敏度、线性和滞后四种错误组成。

为了减少或消除这些错误,需要对系统进行正确定位并实施误差补偿技术。这涉及确定系统实际传递函数参数,而不仅仅是使用典型值。此外,还需采用硬件(如电位计或可调电阻)或软件实现这种误差修正工作。

一旦获得正确的数学模型,就可以通过自动归零法消除或减少偏移量错误。在零排水条件下执行此操作尤其重要,因为在此条件下输入应接近0。当纯信号处理时,由于缺乏环境大气压力的参考点,该过程变得更加复杂。

选择适当的心理学测试点对于实现最佳精度至关重要,因为它们决定了最小化偏移量错误并保持较低水平的一致性范围。此外,在计算实际灵敏度时,由于无法直接访问真实数据,因此必须依赖于一个典型价值作为单次校准步骤的一部分,以便将输出电流转换回有效的地球表面单位,如巴(Pascal)。

红色曲线代表经过偏移校准后的误差曲线,与黑色表示之前存在之相比,有垂直平移到更低位置,这意味着对所有预期范围内均已得到改善。但是,该方法要求更严格,并且成本也更高,但它提供了更高级别的事物效率,因为它不仅调整了平均水平,也考虑到了每个试验结果中的具体变化因素,从而使得我们的结果更加合理。而绿色表示在500兆巴满刻录情况下的校准,即使如此,它仍然能保持高度稳定性的性能,而且蓝色的多点校准能够进一步降低整体失真,同时保持稳定的性能,使得我们能够根据需求选择最佳方案。

最后,我们还讨论了一些可能出现的问题,比如不同场景下的选择问题,比如是否应该使用两次还是三次等等,每一种都有不同的好处,但是总共都是为了最大限地提升设备性能。

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