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【经验】硅压阻压力传感器的信号特及误差分析
来源:https://www.ssrt.com.cn | 作者:SSRT | 发布时间 :2025-03-03 | 106 次浏览: | 分享到:
一般而言,在未经数字化处理之前的压力传感器,多会在产品的特性栏中描述迟滞(压力、温度)及线性度、温度系数等特征参数。而经过数字化处理后的压力传感器或者变送器,在描述输出信号特性的时候,大多不再描述这些参数指标,而是提供总体的测量精度等参数。这种差异并不是因为数字化可以消除类似迟滞等特性,而是数字化处理后很难再区分是因为传感器元件的测量信号还是固件处理本身引起的某些类似迟滞等特性。因此一般均把迟滞、温度特性等引起的元件测量误差和量化处理误差综合成为了产品最终的测量精度、误差及长期稳定性的描述上更为合理。

传感器的误差

只要有测量就一定存在误差。对于具体应用而言,即使有误差,从某种意义上来讲,却也是相对的。只要误差在允许的范围之内,就可以被接受,并且专业的用户一般在实际应用中会遵循“适用,优选”的原则来选择传感器。压力传感器在应用中,其关注的特性包括但不限于以下几种特征:

· 压力测量范围:FSO-kPa(差压/静压,表压/密封表压,绝压)

· 压力测量误差:±kPa

· 测量分辨率:kPa/bit

· 工作电压/电流

· 存储、工作温度范围,测量介质

· 压力测量响应特性,重复性,长期稳定性

 

 

在这些压力参数之下,隐藏着压力传感器芯体或者模块,它们能够将压力转换为电信号。测量压力有多种原理方式,不过并非每种原理都能涵盖所有的压力类型及压力范围,这些原理包括:

· 硅压阻

· 溅射薄膜

· 硅谐振

· 电容式

· 电涡流

· 力平衡熔石英波登管

· 应变片…

 

下面将针对硅压阻方式的压力传感器进行简单的误差分析说明。

 

                             图-1硅阻压力传感器从硅片到各型封装应用

 

在图-1中,列举了当前在各个领域中广泛应用的基于硅压阻压力传感器从裸片到若干封装的几个典型形式。产品类型中有的仅作外部封装,有的将对应量程输出模拟信号经过温度补偿和校准,可以进行互换操作的;有的进一步将模拟信号放大处理的,及进一步数字化处理后输出;有的进行数字化校准后使用相应的接口协议在工业界广泛应用的压力变送器形式的,以及在汽车,医疗等行业的应用中,集成其它诸如温度或者气体等传感器的成为一种综合形式的模块。当然,也有利用待测介质的压力特性测量其它对应的物理量,比如用于呼吸机等领域的基于低差压传感器的流量传感器等。

 

一般而言,在未经数字化处理之前的压力传感器,多会在产品的特性栏中描述迟滞(压力、温度)及线性度、温度系数等特征参数。而经过数字化处理后的压力传感器或者变送器,在描述输出信号特性的时候,大多不再描述这些参数指标,而是提供总体的测量精度等参数。这种差异并不是因为数字化可以消除类似迟滞等特性,而是数字化处理后很难再区分是因为传感器元件的测量信号还是固件处理本身引起的某些类似迟滞等特性。因此一般均把迟滞、温度特性等引起的元件测量误差和量化处理误差综合成为了产品最终的测量精度、误差及长期稳定性的描述上更为合理。