該參考設(shè)計(jì)為使用補(bǔ)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(jì)思路。本文討論了如何選擇補(bǔ)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(shí)降低復(fù)雜性和成本。
簡介
該參考設(shè)計(jì)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(bǔ)償?shù)墓鑹毫鞲衅鞯淖钚逻M(jìn)展?,F(xiàn)在,這些傳感器的價(jià)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(bǔ)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(bǔ)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(shí)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(jì)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(jì)量是一項(xiàng)非常繁瑣的任務(wù)。但是,廣泛可用的免費(fèi)轉(zhuǎn)換表或免費(fèi)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(jì),如圖1所示。
氣壓計(jì)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(jì)(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(jì),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(shí),它實(shí)際上是在給定位置讀取大氣壓力。
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