擴散硅壓力變送器的關(guān)鍵問題之一是溫度補償, 即消除由于環(huán)境溫度變化而產(chǎn)生的溫度附加誤差。國內(nèi)外對此進行過多年的研究, 基本上都是采用附加補償線路的方法對力敏元件進行溫度補償。這種方法需要在一30 ℃ 、25 ℃ 和80 ℃ 的恒定溫度條件下, 測出元件的參數(shù), 而且每個阻條阻值的測試精度要精que到0.02 % 左右。這樣高的要求需要解決許多測試技術(shù)和設(shè)備問題, 補償?shù)挠嬎惴椒ㄒ埠軓?fù)雜, 需要大型計算機輔助計算。本文介紹的方法, 從另一個角度解決了這一問題, 簡稱“ 自動校準法” , 避免了復(fù)雜的測試和計算而滿足同樣的要求。
二、原理
“ 自動校準法” 的原理就是選定一個或兩個基準點, 利用現(xiàn)有的數(shù)字式儀表的各種單元組成簡單的數(shù)字運算線路, 對.正在使用
中的擴散硅壓力變送器, 進行定期的自動校準, 來消除由于溫度變化( 包括時漂) 所引起的誤差。眾所周知, 在某個特定的溫度下( 如25 ℃ ) , 擴散硅壓力變送器具有良好的線性, 它的壓力— 毫伏輸出特性基本上為一條直線。
這一直線隨著環(huán)境溫度的變化而產(chǎn)生向上或向下平移— “ 平移誤差” ( 或稱公共模誤差) 和斜率變化— “ 傾斜誤差”( 或稱約hou寄廡? , 見圖l。下面分別討論這兩種誤差的消除方法。
1. 平移誤差的消除
平移誤差在壓力變送器中往往是#大的, 所以平移誤差的消除將顯著提高變送器的精度。因此, 在有些要求精度不高的場合, 只消除這項誤差即能滿足要求。平移誤差的特性曲線見圖2�？梢钥闯�, 平移誤差是由于環(huán)境溫度變化引起的特性曲線平移而造成
的。各點變化的數(shù)值都相等, 只與溫度有關(guān)而與壓力無關(guān)。
為了消除這種誤差, 只要從任意一個實測信號中, 減去該誤差△Vref即是被測的實際數(shù)值。用公式表示, 則
Vscm=V-△Vref (1)
其中，Vscm ——消除平移誤差后的值；
V——實際測出的數(shù)值（帶有誤差△Vref）；
△Vref——平移誤差值
實現(xiàn)公式( 1 ) 的具體電路如圖3。該電路包括一個轉(zhuǎn)換開關(guān), 一個采樣一保持單元和一個加法器。圖中Pref為基準壓力點, 是一個固定不變的值。它對應(yīng)的輸出信號是Vref, 當(dāng)然也是一個固定值。P 為任意一被測壓力, 它對應(yīng)的輸出信號為V。先將基準壓力對應(yīng)的輸出信號Vref輸入到采樣一保持單元, 該信號將保持在這一電路中。當(dāng)需要校準時, shou先將基準壓力Pref輸入到壓力變送器中, 相應(yīng)的變送器輸出接到“ 基準” 端。這時, 如果壓力變送器由于溫度變化而出現(xiàn)平移誤差, 則在變送器輸出端有Vref+ △Vref輸出。該值輸入到采樣一保持單元, 經(jīng)過采樣一保持單元的計算, 輸出平移誤差么△Vref, 并將此值送入加法器。然后將變送器輸入換至位置P , 相應(yīng)的變送器的輸出開關(guān)接到“ 測量” 端。測出的信號值V 也輸入到加法器, 經(jīng)過加法器運算, 從被測值中消除了平移誤差△Vref , 而得到正確的測量值Vscm 。這一校準過程可以通過邏輯轉(zhuǎn)換電路自動進行。
由于篇幅原因，擴散硅壓力變送器溫度傾斜誤差的消除方法，在本文中沒有提及到，如果感興趣，可以咨詢客服。
以擴散硅壓力變送器為例敘述的這種消除溫度附加誤差的方法, 也可以應(yīng)用于具有良好線性的其它變送器誤差的消除。無論何種變送器總可以把由于溫度變化和時漂引起的誤差分為特性曲線的年移和特性曲線斜率改變兩部分誤差, 并用上述方法進行修正。在大多數(shù)應(yīng)用場合, 基準值的獲得很容易, 尤其是低端。
該方法所應(yīng)用的數(shù)字運算電路簡單, 且省去了敏感器件的大量測試和補償計算工作, 是一種很有前途的方法。
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