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绝对压力传感器的误差影响因素

文章出处:人气:3发表时间:2019-3-25 15:18:25


绝对压力传感器的误差影响因素?绝对压力传感器的误差分析在选择压力传感器的时候我们要考虑他的综合精度,而压力传感器的精度受哪些方面的影响呢?其实造成传感器误差的因素有很多,下面我们主要说四个无法避免的误差,这也叫传感器的初始误差。

1、偏移量误差由于压力传感器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。

2、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。如果灵敏度低于典型值,那么灵敏度误差将是压力的递减函数。该误差的产生原因在于扩散过程的变化。

3、线性误差这是一个对压力传感器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。

4、滞后误差在大多数情形中,压力传感器的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。

压力传感器的这个四个误差是无法避免的,我们只能选择高精度的生产设备,利用高新技术来降低这些误差,还可以在出厂的时候进行一定的误差校准,尽最大的可能来降低误差。

 绝对压力传感器

了解了压力传感器的基本误差,根据不同的应用场景和需求,我们需要对传感器做合理的选型,选用的原则便是以最经济的价格买到满足其用途、压力量程、精度要求、温度范围、电和机械要求的压力传感器。

1、确认测量压力的类型压力传感器可以分为测定绝对压力、对大气的相对压力和差压。测定绝对压力时,传感器内自身带有真空参考压,所测压力与大气压力无关,是相对于真空的压力。对大气的相对压力是以大气压力为参考压,因此传感器弹性膜一侧始终与大气是连通的。此外,还可从传感器弹性膜两侧分别导入流体压力,这样能测定流体不同地点或流体间的差压。针对不同用途应选用不同结构的压力传感器。

2、确认压力传感器的量程范围

一般而言,需要选择一个具有比最大值还要大1.5倍左右压力量程的传感器/变送器。在许多测试系统中,尤其是液压测量和加工处理中,有峰值和持续不规则的上下波动,这种瞬间的峰值能破坏压力传感器,持续的高压力值或稍微超出传感器/变送器的标定最大值会缩短传感器的寿命

如装载机在抓举瞬间的冲击力对传感器的考验比较严厉,这种场合往往需要3倍以上的安全过载,但会影响其综合精度。也可选用阻尼装置来降低压力冲击,但这样又会降低传感器的响应速度。所以,在选择传感器/变送器时,要充分考虑压力范围、精度与其稳定性,选择最合适的解决途径。

3、确定压力传感器的测量介质一般来讲,黏性液体(如原油)、煤浆、泥浆及其他沉淀物等往往会堵住压力接口,影响传感器的正常工作,这种情况需要采用隔离膜(即平膜结构)传 感器直接与介质接触,进行压力测量。当溶剂中含有腐蚀性物质时,要选用与这些介质兼容的材质做隔离膜片,否则会影响产品的使用寿命。

4、确定压力传感器的精度这里所说的精度主要是指:非线性,迟滞性,重复性,零点与满度偏差,温度及其他环境的影响。一般来讲,精度越高,必然在制作过程中增添了许多附加工艺以及校淮过程和补偿技术,相应成本提高了, 销售价格也就越高。所以,用户在选用产品时不能只单纯地追求高精度,而应该根据实际测量的需求进行合理地选择。

5、确认压力传感器的温度范围

通常一个变送器会标定两个温度范围,即正常操作的温度范围和温度可补偿的范围

正常操作温度范围:指产品在工作状态下不被破坏时的温度范围,在超出温度补偿范围时,可能会达不到其应用的性能指标。 

温度补偿范围:在这个范围内工作,产品肯定会达到其应有的性能指标。

温度变化影响着零点漂移和满量程输出,影响压力传感器的精度。为了消除温度的影响,就需应用各种温度补偿技术。温度范围越宽,补偿技术难度越大,且校准工作量越大,所能保证的全温度范围的精度便越低。为此应根据压力传感器所应用的实际温度范围和精度要求提出合理的要求。 

6、电学要求

一般普通压力传感器的输出为模拟信号,远距离输出信号电压会衰减,应采用电流信号输出。经压力变送器将电流放大后可以输出20mA以下的电流信号。这样,价格就成倍增加。

所以,选择的输出类型依赖于您的传感器与系统控制或者显示部件之间的距离,噪音,以及其他电气干扰,还有是否需要放大,最佳放置放大器的位置等。

另外,只有经过A/D和V/F变换后才能得到数字信号和频率信号。

恒流源和恒压源都是通常传感器采用的两种激励源。两种激励方法是有区别的,其作用不同。恒流源激励有利于热灵敏度漂移的补偿作用。输出的类型可能就决定了需要的激励电压。许多放大式传感器都有内置的电压调节器,可以在很大范围的未调节电压源下工作。

有些传感器是有比例的,需要已调节的激励源。所使用的电源将会决定您是使用已调节电源还是未调节电源。这需要在系统成本和所有激励源之间作出折中的选择。

压力传感器可以用电池供电,但更普遍的是采用直流稳压电源技术。 

7、作业方式作业方式也是需要考虑的重要问题。压力传感器的工作环境恶劣时,例如有大的振动、冲击,大的电磁干扰,对传感器提出更为严格的要求。不仅过压能力强,而且要求机械密封可靠,防松动,传感器安装正确。传感器自身的引线、引脚以及外导线都应加以电磁屏蔽,并将屏蔽良好接地。

8、对压力密封的要求通常用的压力密封是橡胶垫(或称O型环)、环氧树脂、聚四氟乙烯垫、锥孔配合、管螺纹配合及焊接等方式。所用的密封材料决定了压力传感器的工作温度范围。

 绝对压力传感器

压力传感器的检测方式 在使用压力传感器的时候,如何检测压力传感器显得十分重要,检测压力传感器根据目的不同,检测的项目和方法也就会有区别。这里介绍3种压力传感器的检测方法:

1、加压检测检单的方法是:给传感器供电,用嘴吹压力传感器的导气孔,用万用表的电压档检测传感器输出端的电压变化。如果压力传感器的相对灵敏度很大,这个变化量会明显。如果丝毫没有变化,就需要改用气压源施加压力。  

通过以上方法,基本可以检测一个传感器的状况。如果需要准确的检测,就需要用标准的压力源,给传感器压力,按照压力的大小和输出信号的变化量,对传感器进行校准。并在条件许可的情况下,进行相关参数的温度检测。

2、零点的检测用万用表的电压档,检测在没有施加压力的条件下,传感器的零点输出。这个输出一般为mV级的电压,如果超出了传感器的技术指标,就说明传感器的零点偏差超范围。  

3、桥路的检测主要检测传感器的电路是否正确,一般是惠斯通全桥电路,利用万用表的欧姆档,量输入端之间的阻抗、以及输出端之间的阻抗,这两个阻抗就是压力传感器的输入、输出阻抗。如果阻抗是无穷大,桥路就是断开的,说明传感器有问题或者引脚的定义没有判断正确。

压力传感器热零点温漂的补偿技术 

零点热漂移是影响压力传感器性能的重要指标,受到广泛重视。国际上认为零点热漂移仅取决于力敏电阻的不等性及其温度非线性,其实零点热漂移还与力敏电阻的反向漏电有关。在这点上,多晶硅可以吸除衬底中的重金属杂质,从而减小力敏电阻的反向漏电、改善零点热漂移,提高传感器的性能。 

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