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关键性。摩托罗拉公司生产的主流压力传感器是一种单片压阻器件,其主要包括三类:未标定、标定并进行温度补偿以及有标定、补偿和放大。通过薄膜电阻网络实现偏移量、范围标定以及温度补偿,该网络在封装过程中采用激光修正。此外,微结合使用时,微嵌入软件建立了传感器数学模型,并将输出电压转换为压力测量值。
正确的误差定义是计量学角度下的严格定义,它表征了测量与实际之间的差异。由于无法直接获取实际值,但可以通过高精度标准仪器进行估计。本文将详细介绍四种误差产生机理及其对测试结果影响,以及提高测量精度的方法及应用实例。
首先,我们需要了解四种主要误差类型:偏移量误差、灵敏度误差、线性误差和滞后误差。这四种错误都存在于未经标定的系统中,其中偏移量和灵敏度由硅片物理特性决定,而线性则由硅片非线性的机械原因引起。滞后通常可忽略不计,但在极端情况下应考虑。
为了消除或减少这些错误,本文提出了一系列方法,如自动归零、一点、二点、三点等多点标定法。在这些方法中,不仅考虑了偏移量和灵敏度,还考虑到了大部分线性错误。在某些应用中,要求整个工作范围内保持高精确度,因此采用多点标定的方式来获得最优结果。
最后,本文通过摩托罗拉MPX2300的示例展示如何利用多项式模型有效地补偿线性错误,使得成本较低但性能却非常出色的传感器能够达到小于满标尺0.05% 的初级实验室校准水平,从而证明了不同设计需求下的适用解决方案。