擴散硅壓力變送器的關(guān)鍵問(wèn)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。國內外對此進(jìn)行過(guò)多年的研究, 基本上都是采用附加補償線(xiàn)路的方法對力敏元件進(jìn)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, 而且每個(gè)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)和設備問(wèn)題, 補償的計算方法也很復雜, 需要大型計算機輔助計算。本文介紹的方法, 從另一個(gè)角度解決了這一問(wèn)題, 簡(jiǎn)稱(chēng)“ 自動(dòng)校準法” , 避免了復雜的測試和計算而滿(mǎn)足同樣的要求。
二、原理
“ 自動(dòng)校準法” 的原理就是選定一個(gè)或兩個(gè)基準點(diǎn), 利用現有的數字式儀表的各種單元組成簡(jiǎn)單的數字運算線(xiàn)路, 對.正在使用
中的擴散硅壓力變送器, 進(jìn)行定期的自動(dòng)校準, 來(lái)消除由于溫度變化( 包括時(shí)漂) 所引起的誤差。眾所周知, 在某個(gè)特定的溫度下( 如25 ℃ ) , 擴散硅壓力變送器具有良好的線(xiàn)性, 它的壓力— 毫伏輸出特性基本上為一條直線(xiàn)。
這一直線(xiàn)隨著(zhù)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(chēng)公共模誤差) 和斜率變化— “ 傾斜誤差”( 或稱(chēng)約hou寄廡? , 見(jiàn)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(zhù)提高變送器的精度。因此, 在有些要求精度不高的場(chǎng)合, 只消除這項誤差即能滿(mǎn)足要求。平移誤差的特性曲線(xiàn)見(jiàn)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(xiàn)平移而造成
的。各點(diǎn)變化的數值都相等, 只與溫度有關(guān)而與壓力無(wú)關(guān)。
為了消除這種誤差, 只要從任意一個(gè)實(shí)測信號中, 減去該誤差△Vref即是被測的實(shí)際數值。用公式表示, 則
Vscm=V-△Vref (1)
其中，Vscm ——消除平移誤差后的值；
V——實(shí)際測出的數值（帶有誤差△Vref）；
△Vref——平移誤差值
實(shí)現公式( 1 ) 的具體電路如圖3。該電路包括一個(gè)轉換開(kāi)關(guān), 一個(gè)采樣一保持單元和一個(gè)加法器。圖中Pref為基準壓力點(diǎn), 是一個(gè)固定不變的值。它對應的輸出信號是Vref, 當然也是一個(gè)固定值。P 為任意一被測壓力, 它對應的輸出信號為V。先將基準壓力對應的輸出信號Vref輸入到采樣一保持單元, 該信號將保持在這一電路中。當需要校準時(shí), shou先將基準壓力Pref輸入到壓力變送器中, 相應的變送器輸出接到“ 基準” 端。這時(shí), 如果壓力變送器由于溫度變化而出現平移誤差, 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(guò)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 , 相應的變送器的輸出開(kāi)關(guān)接到“ 測量” 端。測出的信號值V 也輸入到加法器, 經(jīng)過(guò)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(guò)程可以通過(guò)邏輯轉換電路自動(dòng)進(jìn)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(méi)有提及到，如果感興趣，可以咨詢(xún)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, 也可以應用于具有良好線(xiàn)性的其它變送器誤差的消除。無(wú)論何種變送器總可以把由于溫度變化和時(shí)漂引起的誤差分為特性曲線(xiàn)的年移和特性曲線(xiàn)斜率改變兩部分誤差, 并用上述方法進(jìn)行修正。在大多數應用場(chǎng)合, 基準值的獲得很容易, 尤其是低端。
該方法所應用的數字運算電路簡(jiǎn)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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