關於壓力傳感器的誤差分析

發布時間：2022年04月08日 17時23分30秒

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　　市麵上所有的產(chan) 品隻要有用到測量儀(yi) 器，那麽(me) 就一定會(hui) 存在相應的誤差。對於(yu) 具體(ti) 應用而言，即使有誤差，從(cong) 某種意義(yi) 上來說卻也是相對的。隻要誤差在允許的範圍之內(nei) ，都是可以被接受的了，並且專(zhuan) 業(ye) 的用戶一般在實際應用中會(hui) 遵循“適用，優(you) 選”的原則來選擇傳(chuan) 感器。那麽(me) 壓力傳(chuan) 感器在應用中，其關(guan) 注的特性包括但不限於(yu) 以下幾種特征：

　　1、壓力測量範圍：FSO-kPa(差壓/靜壓，表壓/密封表壓，絕壓)

　　2、壓力測量誤差:±kPa

　　3、測量分辨率:kPa/bit

　　4、工作電壓/電流

　　5、存儲(chu) 、工作溫度範圍，測量介質

　　6、壓力測量響應特性,重複性，長期穩定性

　　關(guan) 於(yu) 誤差分析，以下內(nei) 容將針對矽壓阻方式的壓力傳(chuan) 感器進行一個(ge) 簡單的說明。

　　在上圖中，列舉(ju) 了當前在各個(ge) 領域中廣泛應用的基於(yu) 矽壓阻壓力傳(chuan) 感器從(cong) 裸片到若幹封裝的幾個(ge) 典型形式。產(chan) 品類型中有的僅(jin) 作外部封裝，有的將對應量程輸出模擬信號經過溫度補償(chang) 和校準，可以進行互換操作的;有的進一步將模擬信號放大處理的，及進一步數字化處理後輸出;有的進行數字化校準後使用相應的接口協議在工業(ye) 界廣泛應用的壓力變送器形式的，以及在汽車，醫療等行業(ye) 的應用中，集成其它諸如溫度或者氣體(ti) 等傳(chuan) 感器的成為(wei) 一種綜合形式的模塊。當然也有利用待測介質的壓力特性測量其它對應的物理量，比如用於(yu) 呼吸機等領域的基於(yu) 低差壓傳(chuan) 感器的流量傳(chuan) 感器等。

　　一般而言在未經數字化處理之前的壓力傳(chuan) 感器，多會(hui) 在產(chan) 品的特性欄中描述遲滯(壓力、溫度)及線性度、溫度係數等特征參數。而經過數字化處理後的壓力傳(chuan) 感器或者變送器，在描述輸出信號特性的時候，大多不再描述這些參數指標，而是提供總體(ti) 的測量精度等參數。這種差異並不是因為(wei) 數字化可以消除類似遲滯等特性，而是數字化處理後很難再區分是因為(wei) 傳(chuan) 感器元件的測量信號還是固件處理本身引起的某些類似遲滯等特性。因此一般均把遲滯、溫度特性等引起的元件測量誤差和量化處理誤差綜合成為(wei) 了產(chan) 品最終的測量精度、誤差及長期穩定性的描述上更為(wei) 合理。

　　數字調理往往較少對傳(chuan) 感器電橋的對稱性進行處理。如果考慮到矽阻壓力傳(chuan) 感器在0負載點輸出的偏差(Offset)分布對於(yu) 前端放大電路增益的影響，以及後續ADC部分對有效信號(FSO)因增益的變化導致的分辨率變化，則需要統籌考慮。數字化後的輸出除非需要，否則Offset都從(cong) 指定的0點計算。

　　模擬補償(chang) 和校準，可以在ADC參與(yu) 處理之前通過改善對稱性(0點Offset輸出接近於(yu) 0V輸出)、溫度敏感性及輸出一致性等方麵，使得產(chan) 品的互換性方麵有明顯的提升。因此兩(liang) 種方式均有各自的特點，這裏我們(men) 在分析壓力傳(chuan) 感器的誤差時，將不會(hui) 對數字化之後的壓力產(chan) 品進行進一步分析，而僅(jin) 限於(yu) 利用電阻網絡進行溫補和校準後的壓力產(chan) 品。

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