压力传感器论文传感器技术及应用之双翼

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。合理处理压力传感器的误差是实现精确测量的关键。文章将详细分析偏移量、灵敏度、线性和滞后四种主要误差产生机制及其对测量结果的影响,并介绍用于提高测量精度的标定方法及实际应用案例。

摩托罗拉公司生产的一系列主流压力传感器属于单片变阻器件,其产品分为三类:未经标定或仅有基本标定;具有温度补偿功能;以及具备标定、补偿和放大功能。这些传感器通过薄膜电阻网络实现偏移量、范围和温度补偿,其中薄膜电阻网络在封装过程中利用激光修正。

这些传感器通常与微控制系统结合使用,微控制系统内嵌软件建立了传感器数学模型。当读取输出电压后,该模型可以将电压转换为准确的压力测量值。这涉及到一个简单但可优化的数学模型,即传递函数。在整个标定过程中,可以不断优化该模型,以提高其成熟度并减少预期测试中的误差。

从计量学角度看,测量误差定义了被测对象与标准参考之间实际存在的大致程度。此外,在未经标定的状态下,只能依赖典型灵敏度和偏移值来转换输出电压至对应的压力,这会导致如图所示之初始错误曲线,由于以下几种原因造成:

偏移量错误,由于在整个pressure范围内垂直偏移保持不变,因此扩散和激光调节修正变化引起。

灵敏度错误,与pressure成正比,如果设备灵敏度高于典型值,则会呈递增趋势(见图1),如果低于则呈递减趋势。

线性错误,一般情况下较小,但对于带放大设备,还包括放大非线性。

滞后错误,大多数情形下可以忽略,但在极端条件下需要考虑。

为了消除或显著降低这四种类型的误差,我们采用了一系列技术,如自动归零、一点、二点、三点等不同类型的心智校准法。通过选择合适的心智校准点,我们可以最大限度地降低所有四种类型错别各自特有的干扰项,从而使得我们的最终数据更加接近真实价值。在某些情况下,这些校准步骤还能够进一步提升系统整体性能,使其更好地适应各种操作环境下的需求。

因此,本文旨在提供一种全面的视角来理解如何有效地进行心智校准,以及它如何帮助我们克服任何可能出现的问题,为用户提供更加精确、高效且可靠的手段去评估他们所需信息。如果成功实施上述策略,用户就能获得一套经过彻底测试并证明效果出色的工具,以便更好地管理他们日常生活中遇到的问题。

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