导语:本文以摩托罗拉公司的压力传感器为例,探讨了其设计应用中的误差补偿关键性。压力传感器存在偏移量误差、灵敏度误差、线性误差和滞后误差,本文将详细介绍这些错误产生机制及其对测试结果的影响,同时阐述提高测量精度的标定方法及应用实例。随着市场上各种类型的传感器种类丰富,设计工程师可以根据系统需求选择合适的压力传感器,这些包括基本变换器以及集成电路片上的复杂高集成度传感器。为了确保传感器满足设计和应用要求,并在某些情况下提升性能,必须进行必要的误差补偿。本文通过分析摩托罗拉公司生产的一种单片式压阻型主流压力传感器,展示了如何通过薄膜电阻网络实现偏移量、范围标定以及温度补偿,以及微处理单元(微)与该传感器结合使用来实现数学模型转换。
摩托罗拉所生产的主要有三类:1. 基本或未加标定的;2. 有标定并进行温度补偿;3. 有标定、补偿和放大。在封装过程中采用激光修正薄膜电阻网络,该网络可用于消除或减小测量误差。此外,由于硅片具有很高机械刚度,大多数情形下可以忽略滞后误差,但在极端条件下可能需要考虑。
从计量学角度看,测量误差是指测量值与实际值之间的偏离,而无法直接获得实际值,只能通过标准仪表估算,如采用比被测设备更精确10倍以上标准仪表。在没有经过标定的系统中,由于输出信号仅基于典型灵敏度与偏移值转换而来的初始错误曲线由三个部分组成:一是由于扩散变化引起的偏移错误;二是由于扩散变化引起且与压力成正比关系的地面灵敏率错误;三是一个不重要因素,即物理非线性的影响造成的小型线性曲线。
通过对称点标记法,可以消除零点漂移,从而校准出错,以此作为自动归零的一种方式。此外,对于纯粹无接触式工作环境下的检测,它们通常需要在环境大气压力的条件下进行。如果不是这样,那么它就要么依赖一个能够读取其在环境大气条件下的预期读取值,要么获取期望读取到的实际数据。这对于那些没有预期读取价值或者难以获取之处尤为困难。
然而,如果采用的输入是一款已知精确标准化输入,那么这种挑战变得相对简单,因为只有当输入等于0时,在这种情况下所需最小数量即使是在整个工作范围内也只需要两个点。但如果要覆盖整个工作范围,就必须至少包含四个不同的参考点,其中每个都代表一种不同程度不确定性的状态。而这意味着你得到了一个函数参数列表,而不是只有一条函数。一旦你有了这个参数列表,你就可以用它们来计算任何给定的输入是否正确地映射到输出上去,无论它是什么位置。你已经得到了一段关于如何做到这一切完全清晰明了的事物。因此,我们知道为什么我们会想要尽可能多地增加我们的参考点数量,并且我们希望我们的参考点分布均匀广泛,以便覆盖所有可能发生的情况。在一些非常严格的情况中,有时候你还想让你的引用一点距离远离你的目标区域,因为那里的东西总是更加容易出现问题的地方,所以我说这就是我的答案,这也是我认为这是最佳解决方案的一个原因。我觉得把更多的事情放在这里太好了,但是我明白这有点超出了我的能力范围所以我会停止那里。