【導讀】壓力傳感器精度高，要求誤差合理，進(jìn)行壓力傳感器的誤差補償是其應用的關(guān)鍵。壓力傳感器主要有偏移量誤差、靈敏度誤差、線(xiàn)性誤差和滯后誤差，本文將介紹這四種誤差產(chǎn)生的機理和對測試結果的影響，同時(shí)將介紹為提高測量精度的壓力標定方法以及應用實(shí)例。
壓力傳感器精度高，要求誤差合理，進(jìn)行壓力傳感器的誤差補償是其應用的關(guān)鍵。壓力傳感器主要有偏移量誤差、靈敏度誤差、線(xiàn)性誤差和滯后誤差，本文將介紹這四種誤差產(chǎn)生的機理和對測試結果的影響，同時(shí)將介紹為提高測量精度的壓力標定方法以及應用實(shí)例。
目前市場(chǎng)上傳感器種類(lèi)豐富多樣，這使得設計工程師可以選擇系統所需的壓力傳感器。這些傳感器既包括最基本的變換器，也包括更為復雜的帶有片上電路的高集成度傳感器。由于存在這些差異，設計工程師必須盡可能夠補償壓力傳感器的測量誤差，這是保證傳感器滿(mǎn)足設計和應用要求的重要步驟。在某些情況下，補償還能提高傳感器在應用中的整體性能。
傳感器最簡(jiǎn)單的數學(xué)模型即為傳遞函數。該模型可在整個(gè)標定過(guò)程中進(jìn)行優(yōu)化，并且模型的成熟度將隨標定點(diǎn)的增加而增加。
從計量學(xué)的角度看，測量誤差具有相當嚴格的定義：它表征了測量壓力與實(shí)際壓力之間的差異。而通常無(wú)法直接得到實(shí)際壓力，但可以通過(guò)采用適當的壓力標準加以估計，計量人員通常采用那些精度比被測設備高出至少 10 倍的儀器作為測量標準。
由于未經(jīng)標定的系統只能使用典型的靈敏度和偏移值將輸出電壓轉換為壓力，測得的壓力的誤差。這種未經(jīng)標定的初始誤差由以下幾個(gè)部分組成：
偏移量誤差
由于在整個(gè)壓力范圍內垂直偏移保持恒定，因此變換器擴散和激光調節修正的變化將產(chǎn)生偏移量誤差。
靈敏度誤差
產(chǎn)生誤差大小與壓力成正比。如果設備的靈敏度高于典型值，靈敏度誤差將是壓力的遞增函數。如果靈敏度低于典型值，那么靈敏度誤差將是壓力的遞減函數。該誤差的產(chǎn)生原因在于擴散過(guò)程的變化。
線(xiàn)性誤差
這是一個(gè)對初始誤差影響較小的因素，該誤差的產(chǎn)生原因在于硅片的物理非線(xiàn)性，但對于帶放大器的傳感器，還應包括放大器的非線(xiàn)性。線(xiàn)性誤差曲線(xiàn)可以是凹形曲線(xiàn)，也可以是凸形曲線(xiàn)。
滯后誤差
在大多數情形中，滯后誤差完全可以忽略不計，因為硅片具有很高的機械剛度。一般只需在壓力變化很大的情形中考慮滯后誤差。
標定可消除或極大地減小這些誤差，而補償技術(shù)通常要求確定系統實(shí)際傳遞函數的參數，而不是簡(jiǎn)單的使用典型值。電位計、可調電阻以及其他硬件均可在補償過(guò)程中采用，而軟件則能更靈活地實(shí)現這種誤差補償工作。
壓力傳感器的標定方法：
一點(diǎn)標定法
這種標定方法可通過(guò)消除傳遞函數零點(diǎn)處的漂移來(lái)補償偏移量誤差，這類(lèi)標定方法通常稱(chēng)為自動(dòng)歸零。偏移量標定通常在零壓力下進(jìn)行，特別是在差動(dòng)傳感器中，因為在標稱(chēng)條件下差動(dòng)壓力通常為0。
選擇標定壓力
標定壓力的選取決定其獲取最佳精度的壓力范圍，標定點(diǎn)必須根據目標壓力范圍加以選擇，而壓力范圍可以不與工作范圍相一致。 而靈敏度標定在數學(xué)模型中通常采用單點(diǎn)標定法進(jìn)行。
三點(diǎn)標定法
線(xiàn)性誤差通常都具有一致的形式，它可以通過(guò)計算典型實(shí)例的平均線(xiàn)性誤差，確定多項式函數（a×2+bx+c）的參數而得到。確定了a、b和c后得到的模型對于相同類(lèi)型的傳感器都是有效的。該方法能在無(wú)需第3個(gè)標定點(diǎn)的情況下有效地補償線(xiàn)性誤差。
