在工业测量中如何提高成本和效率的精度.doc
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1、在工业测量中如何提高成本和效率的精度肮脏,嘈杂,凌乱的工业工厂环境似乎是人们期望找到高科技的最后一个地方。现代工厂环境中遇到的无限种材料的压力,温度或流量等世界各种功能,包括水,石油,油漆,果汁,面包面团或钢材,都需要在极具挑战性的环境中达到令人惊讶的测量精度水平 - 不断提高对更高精度的要求,以提高成本和效率,并减少对环境的影响。首先,考虑到由于周围环境的影响,许多传感器技术实际上提供的总体测量精度低于0.1,这是由于它们自身的物理特性和误差。热电偶和光电传感器的非线性,称重传感器蠕变,应变计偏移漂移以及其他误差源都会使偏移处的测量值降低。此外,观察到大多数流行的传感器技术在输出端提供仅几分
2、之一伏的输出(热电偶或应变计中的数十mV,激励电压为10 V或更低),并且它们的尺寸小(对于快速响应时间,小尺寸和对被测介质的最小影响,导致非常高的阻抗(接近零电流),或者对通过传感器的偏置电流引起的偏移误差的高灵敏度。最后,观察一下,在大多数情况下,过程本身的物理布置带来了许多挑战,包括导致电气干扰的长电缆长度,由于所涉及的环境而导致的包装困难,当然还有上述肮脏,嘈杂的工厂混乱地板上装有电机,螺线管,接触器,交流加热器等。如果我们希望在这种环境中保持传感器的准确性,我们必须考虑到各种误差产生因素的影响。它们包括工作温度范围,在100C的范围内,因此需要仔细的温度补偿。由于偏置电流导致连接器上
3、的电压降和长引线长度(包括双金属界面处的热电效应)和感应噪声的偏移误差通过利用诸如双线,差分传感和比率电路配置的技术来解决,这些技术利用了精心设计的测量电路的CMRR(共模误差抑制比)。还必须考虑电源变化,要求电路设计为提供高PSRR(电源误差抑制比)。图1:典型的工业压力传感器电路。设计人员必须完成的数值分析和关键误差预算,以便可靠地实现所需的总体测量精度,这与我们在此处讨论过的因素相当。但是,他有许多技术可以解决这些错误,包括上面提到的电路设计技术,以及校正和校准技术,它们利用高分辨率A/D转换来执行软件校准,并存储校正系数。非易失性存储器。仔细选择传感器缓冲放大器,电压基准和A/D转换器
4、对于实现我们一直在讨论的测量精度至关重要,并且定期继续出现提高测量精度的现有技术的新解决方案。这些器件扩展了最先进技术的能力,包括设计,布局和测试技能,以及实现这一性能水平所需的先进混合信号半导体工艺。从传感器开始,我们可以看到第一个接口的性能是设计中最重要的部分,因为它需要从敏感的低电平信号中获得最佳效果。然后将该信号传送到模数转换器(ADC)的输入端,该模数转换器被要求将放大器的输出数字化为所需的分辨率,并且希望精确。虽然精密ADC的精度规格 - 在完美条件下从台架和ATE测试中获得 - 是一个最佳案例目标,但实际上有许多错误来源需要处理,而这个最具挑战性的设备展示了艺术的巅峰混合信号设计
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