导言:本文以摩托罗拉公司的压力传感器为例,探讨了其设计中的误差补偿策略。为了保证传感器的精度和可靠性,工程师需要对四种主要类型的误差——偏移量、灵敏度、线性和滞后误差进行深入分析,并提出相应的标定方法。本文不仅阐述了摩托罗拉MPX2300等产品的特点,还展示了如何通过数学模型优化标定过程,以实现更高的测量精度。
首先,我们来了解一下摩托罗拉生产的一些主要型号,这些传感器分为三类:未经标定的基本型、有标定的并带温度补偿型,以及具有额外放大的型号。这些传感器通常与微处理单元(MCU)结合使用,后者可以建立和优化传感器数学模型。
在计量学角度看,测量误差是指实际测量值与真实值之间的差异。在没有进行适当标定的情况下,只能依赖典型灵敏度和偏移值将输出电压转换为压力,这会产生图1所示的一系列初始误差。这包括偏移量误差,由于扩散修正过程中垂直偏移保持恒定;灵敏度误差,与实际压力成正比或负比;线性误差,由硅片物理非线性的变化引起,但对于带放大功能的设备也包括放大器非线性的影响;滞后效应虽然通常可忽略,但在极端条件下可能显著。
为了消除或减小这些错误,我们采用了一系列技术,如自动归零法来校准偏移,而多点标定则用于提高系统整体性能。此外,在某些应用中,即使精确到整个工作范围内,也需要考虑多点校准以获得最佳结果。
最后,本文通过摩托罗拉MPX2300作为例子,展示了如何通过两级或者三次多项式函数来描述并纠正线性失真。此方法能够在无需第三个参考点的情况下有效地调整系统,使得最终结果接近满刻度后的0.05%水平。因此,不同应用需求下的选择标准变得尤为重要,因为成本因素也必须被考虑进去。