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扩散硅压力变送器温度平移误差的消除方法

作时间:2015-03-25  来源:  作者:
   

 扩散硅压力变送器的关键问题之一是温度补偿, 即消除由于环境温度变化而产生的温度附加误差。国内外对此进行过多年的研究, 基本上都是采用附加补偿线路的方法对力敏元件进行温度补偿。这种方法需要在一30 ℃ 、25 ℃ 和80 ℃ 的恒定温度条件下, 测出元件的参数, 而且每个阻条阻值的测试精度要精确到0.02 % 左右。这样高的要求需要解决许多测试技术和设备问题, 补偿的计算方法也很复杂, 需要大型计算机辅助计算。本文介绍的方法, 从另一个角度解决了这一问题, 简称“ 自动校准法” , 避免了复杂的测试和计算而满足同样的要求。

 
二、原理
“ 自动校准法” 的原理就是选定一个或两个基准点, 利用现有的数字式仪表的各种单元组成简单的数字运算线路, 对.正在使用
中的扩散硅压力变送器, 进行定期的自动校准, 来消除由于温度变化( 包括时漂) 所引起的误差。众所周知, 在某个特定的温度下( 如25 ℃ ) , 扩散硅压力变送器具有良好的线性, 它的压力— 毫伏输出特性基本上为一条直线。
 
        这一直线随着环境温度的变化而产生向上或向下平移— “ 平移误差” ( 或称公共模误差) 和斜率变化— “ 倾斜误差”( 或称际准莫吴羞) , 见图l。下面分别讨论这两种误差的消除方法。
 
 压力变送器的信号输出特性误差变化图
1. 平移误差的消除
         平移误差在压力变送器中往往是最大的, 所以平移误差的消除将显著提高变送器的精度。因此, 在有些要求精度不高的场合, 只消除这项误差即能满足要求。平移误差的特性曲线见图2。可以看出, 平移误差是由于环境温度变化引起的特性曲线平移而造成
的。各点变化的数值都相等, 只与温度有关而与压力无关。
       为了消除这种误差, 只要从任意一个实测信号中, 减去该误差△Vref即是被测的实际数值。用公式表示, 则
       Vscm=V-△Vref    (1)
其中,Vscm ——消除平移误差后的值;
V——实际测出的数值(带有误差△Vref);
△Vref——平移误差值
 变送器的平移误差特性曲线
变送器平移误差校准电路
        实现公式( 1 ) 的具体电路如图3。该电路包括一个转换开关, 一个采样一保持单元和一个加法器。图中Pref为基准压力点, 是一个固定不变的值。它对应的输出信号是Vref, 当然也是一个固定值。P 为任意一被测压力, 它对应的输出信号为V。先将基准压力对应的输出信号Vref输入到采样一保持单元, 该信号将保持在这一电路中。当需要校准时, 首先将基准压力Pref输入到压力变送器中, 相应的变送器输出接到“ 基准” 端。这时, 如果压力变送器由于温度变化而出现平移误差, 则在变送器输出端有Vref+ △Vref输出。该值输入到采样一保持单元, 经过采样一保持单元的计算, 输出平移误差么△Vref, 并将此值送入加法器。然后将变送器输入换至位置P , 相应的变送器的输出开关接到“ 测量” 端。测出的信号值V 也输入到加法器, 经过加法器运算, 从被测值中消除了平移误差△Vref , 而得到正确的测量值Vscm 。这一校准过程可以通过逻辑转换电路自动进行。
 
由于篇幅原因,扩散硅压力变送器温度倾斜误差的消除方法,在本文中没有提及到,如果感兴趣,可以咨询客服。
 
       以扩散硅压力变送器为例叙述的这种消除温度附加误差的方法, 也可以应用于具有良好线性的其它变送器误差的消除。无论何种变送器总可以把由于温度变化和时漂引起的误差分为特性曲线的年移和特性曲线斜率改变两部分误差, 并用上述方法进行修正。在大多数应用场合, 基准值的获得很容易, 尤其是低端。
 
该方法所应用的数字运算电路简单, 且省去了敏感器件的大量测试和补偿计算工作, 是一种很有前途的方法。

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