网站地图  |  XML地图

联系我们

  • 雨燕体育在线直播-官网在线
  • 销售直线:0755-85271665
  • 传真:0755-85271665
  • 邮箱:324523332@qq.com
  • 地址:肇庆市宝安区松岗街道红星社区宏海大厦8栋1楼

产品中心

您的位置: 主页 > 产品中心 >

博九压力传感器及其应用实例

发布日期:2021-04-20 22:53

  压力传感器及其应用实例_信息与通信_工程科技_专业资料。Popular Science 科 学 大 众·科 学 教 育 2009 年 第 10 期 压力传感器及其应用实例 周 珊 (石家庄铁路运输学校,博九, 河北石家庄 050000 ) 摘 要: 本文以

  Popular Science 科 学 大 众·科 学 教 育 2009 年 第 10 期 压力传感器及其应用实例 周 珊 (石家庄铁路运输学校, 河北石家庄 050000 ) 摘 要: 本文以摩托罗拉公司的压力传感器为例, 所涉及的概念适用于各种压力传感器的设计应用。 关键词: 压力传感器; 应用 TB92 文献标识码: A 文章编号: 1006- 3315(2009)10- 114- 001 中图分类号: 目前市场上传感器种类丰富多样,这使得设计工程师可以 选择系统所需的压力传感器。这些传感器既包括最基本的变换 器, 也包括更为复杂的带有片上电路的高集成度传感器。 由于存 在这些差异,设计工程师必须尽可能补偿压力传感器的测量误 差, 这是保证传感器满足设计和应用要求的重要步骤。 在某些情 况下, 补偿还能提高传感器在应用中的整体性能。 本文以摩托罗拉公司的压力传感器为例,所涉及的概念适 用于各种压力传感器的设计应用。 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, 该器件具有: 1.基本的或未加补偿标定; 2.有标定并进行温度补偿; 3.有标定、 补偿和放大。 偏移量、范围标定以及温度补偿均可以通过薄膜电阻网络 该传感器 实现, 这种薄膜电阻网络在封装过程中采用激光修正。 通常与微控制器结合使用,而微控制器的嵌入软件本身建立了 传感器数学模型。 微控制器读取了输出电压后, 通过模数转换器 的变换, 该模型可以将电压量转换为压力测量值。 传感器最简单的数学模型即为传递函数。该模型可在整个 标定过程中进行优化,并且模型的成熟度将随标定点的增加而 增加。 从计量学的角度看, 测量误差具有相当严格的定义: 它表征 了测量压力与实际压力之间的差异。而通常无法直接得到实际 压力, 但可以通过采用适当的压力标准加以估计, 计量人员通常 采用那些精度比被测设备高出至少 10 倍的仪器作为测量标准。 由于未经标定的系统只能使用典型的灵敏度和偏移值将输 出电压转换为压力, 测得的压力将产生的误差。 这种未经标定的初始误差由以下几个部分组成: a.偏移量误差。博九由于在整个压力范围内垂直偏移保持恒定, 因此变换器扩散和激光调节修正的变化将产生偏移量误差。 b.灵敏度误差, 产生误差大小与压力成正比。如果设备的灵 敏度高于典型值, 灵敏度误差将是压力的递增函数。 如果灵敏度 该误差的产 低于典型值, 那么灵敏度误差将是压力的递减函数。 生原因在于扩散过程的变化。 c.线性误差。这是一个对初始误差影响较小的因素, 该误差 的产生原因在于硅片的物理非线性, 但对于带放大器的传感器, 还应包括放大器的非线性。 线性误差曲线可以是凹形曲线, 也可 以是凸形曲线。 d.滞后误差: 在大多数情形中, 滞后误差完全可以忽略不 计, 因为硅片具有很高的机械刚度。 一般只需在压力变化很大的 情形中考虑滞后误差。 一点标定法可通过消除传递函数零点处的漂移来补偿偏移 量误差, 这类标定方法称为自动归零。 偏移量标定通常在零压力下进行, 特别是在差动传感器中, 因为在标称条件下差动压力通常为 0。对于纯传感器, 偏移量标 - 114 - 定则要困难一些, 因为它要么需要一个压力读取系统, 用以测量 其在环境大气压力条件下的标定压力值,要么需要获取期望压 力的压力控制器。 差动传感器的零压力标定非常精确,因为标定压力严格为 0。另一方面, 压力不为 0 时的标定精确度取决于压力控制器或 测量系统的性能。 选择标定压力 标定压力的选取非常重要,因其决定了获取最佳精度的压 力范围。 实际上, 经过标定后实际的偏移量误差在标定点处最小 因此, 标定点必须根据目标压力范围加以 并一直保持较小的值。 选择, 而压力范围可以不与工作范围相一致。 为了将输出电压转换为压力值,由于实际的灵敏度往往是 未知, 因此在数学模型中通常采用典型灵敏度进行单点标定。 红色曲线表示进行偏移量标定 (PCAL=0 后的误差曲线, ) 可 以发现误差曲线相对于表示标定前误差的黑色曲线产生了垂直 偏移。 这种标定方法与一点标定法相比要求更为严格,实现成本 也更高。然而与一点标定法相比,该方法可显著提高系统的精 度, 因为该方法不仅标定了偏移量, 还标定了传感器的灵敏度。 因此在误差计算中可以使用灵敏度实际值, 而非典型值。 绿色曲线表示精度提高。在这里,标定是在 0 至 500 兆巴 (满标度 条件下进行。由于在标定点上误差接近于 0, ) 因此为了 在期望的压力范围内得到最小的测量误差,正确地设定这些点 就显得尤为重要。 某些应用中要求在整个压力范围内保持较高的精确度。在 这些应用中, 可以采用多点标定法来得到最理想的结果。 在多点 标定法中, 不仅考虑了偏移量和灵敏度误差, 还考虑了大部分的 线性误差, 紫红色曲线所示。 这儿用的数学模型与每个标定间距 (在两个标定点之间 的两级标定完全一样。 ) 三点标定 如前所述, 线性误差具有一致的形式, 且误差曲线符合二次 方程的曲线, 具有可预测的大小和形状。 对于未采用放大器的传 感器更是如此,因为传感器的非线性从本质上是基于机械原因 (这是由硅片的薄膜压力引起 。 ) 线性误差特性的描述可以通过计算典型实例的平均线性误 差, 确定多项式函数 (a×2+bx+c 的参数而得到。 ) 确定了 a、 和 c b 后得到的模型对于相同类型的传感器都是有效的。该方法能在 无需第 3 个标定点的情况下有效地补偿线性误差。 摩托罗拉 MPX2300 的补偿实例, MPX2300 是一种主要应 多项式模型可由 10 个传感器 用于血压测量的温度补偿传感器。 的平均线性误差得到,补偿后的误差约为最大初始线性误差的 十至二十分之一。 该误差补偿方法只需两点标定即可将低成本传感器改进为 ) 高性能器件 (误差小于满标度的 0.05% 。

版权所有:雨燕体育在线直播-官网在线 备案号: