如何選擇補償式硅壓力傳感器和系統(tǒng)算法

該參考設(shè)計為使用補償型硅壓力傳感器和高精度delta-sigma ADC的低成本，低功耗液位測量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）提供了設(shè)計思路。本文討論了如何選擇補償式硅壓力傳感器，建議系統(tǒng)算法以及提供噪聲分析。它還描述了校準(zhǔn)思路，以提高系統(tǒng)性能同時降低復(fù)雜性和成本。

簡介

該參考設(shè)計是液位測量和控制系列中的第一個。在第1部分中，這里介紹了現(xiàn)代壓力傳感器之間的差異，并著重介紹了微機(jī)電（MEMS）溫度補償?shù)墓鑹毫鞲衅鞯?a href="http://www.ttokpm.com/article/zt/" target="_blank">最新進(jìn)展。現(xiàn)在，這些傳感器的價格合理，并且具有各種封裝，可用于包括液位測量在內(nèi)的各種精密傳感應(yīng)用。

然后，該文檔介紹了一種經(jīng)濟(jì)型，低功耗，液位測量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS），該系統(tǒng)使用補償?shù)墓鑹毫鞲衅骱透呔鹊膁elta-sigma ADC。本文將解釋如何選擇補償式硅壓力傳感器。它將建議系統(tǒng)算法，分析噪聲并提供校準(zhǔn)思想，以提高系統(tǒng)性能，同時降低復(fù)雜性和成本。

測量壓力-回顧

可以說，現(xiàn)代壓力測量是由意大利物理學(xué)家Evangelista Torricelli1通過其1643年的水銀氣壓計發(fā)明而開始的。托里切利（Torricelli）在一根長1米的玻璃管中充滿汞，將其一端完全密封，然后將其開口端垂直置于裝有汞的容器中。汞柱降至約760mm，在其水平面上方留有空白。壓力單位Torr是為紀(jì)念本發(fā)明人而命名的，其壓力比為1至760標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。在世界大多數(shù)地方，血壓2均以托（毫米汞柱）為單位進(jìn)行測量。

現(xiàn)代壓力單位包括國際系統(tǒng)（SI）定義的Pa（帕斯卡）作為主要壓力單位（Pa = N /m2）。在美國，一種流行的壓力測量單位是“ bar”，其單位是磅每平方英寸（PSI）。由于歷史和技術(shù)原因，在各種壓力單位之間轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)單位計量是一項非常繁瑣的任務(wù)。但是，廣泛可用的免費轉(zhuǎn)換表或免費在線單位轉(zhuǎn)換器可使工程師的工作更加輕松。

壓力傳感器主要分為兩類：按測量類型分類：

1.絕對壓力傳感器，用于測量相對于理想真空壓力的壓力。絕對壓力傳感器的一個示例是水銀（Hg）氣壓計，如圖1所示。

氣壓計管中的汞（Hg）會進(jìn)行調(diào)整，直到其色譜柱的重量平衡大氣壓為止。斑紋作用在開放的水庫上。

2.壓差傳感器，用于測量作為傳感單元輸入引入的兩個或多個壓力之間的壓差。這種傳感器的一個應(yīng)用示例是差壓流量計（圖2），其中流體速度的變化會引起壓力的變化，并產(chǎn)生壓力差ΔP= P1 – P2。

對于這種流量計，體積流量Q通過一個簡單的公式與ΔP相關(guān)，該公式可測量流量并確定消耗量。

表壓傳感器是另一種差分傳感器，構(gòu)造為測量相對于大氣壓的相對壓力。這種傳感器的一個例子是流行的輪胎壓力表。當(dāng)輪胎壓力表的讀數(shù)為零時，它實際上是在給定位置讀取大氣壓力。

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