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理解共模差压
2018-05-24 08:49浏览数:124

理解共模差压


   当压力传感器用于气体流量的差压(ΔP)测量时,需要考虑共模压力问题。对于被广泛应用于医疗仪器、环境控制和供热通风与空气调节(HVAC)系统等应用的All Sensor’s的低压传感器来说尤其重要。


   就像在电路中可能发生的共模错误一样,共模压力会对压力测量造成影响。图1显示了气体流量差压(ΔP)测量 的参数。即使ΔP 压降很小,压力传感器背面的压力由于管道压力也会很高。供应商和用户经常需要额外注意的两个方面是最大压力等级和共模压力误差。





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  图1。在进行气体流量的差压(ΔP)测量时,共模压力与传感器测量元件两边的高压有关,需要在更低的压力下做出准确的测量。


最大压力额定值


  共模压力额定值是指最大压力同时应用于横膈膜两侧,而不会引起在性能方面的变化。

在故障情况下,例如传感器两侧的压力连接丢失,管道压力只应用于传感器的一侧,因此,图中压力的下降会很明显。为了避免出现设备故障等问题,管路压力必须低于最大共模、过载和破坏压力额定值。

例如,All Sensors的1 MBAR-D-4V压力传感器,一款高灵敏度和高精度的1英寸水柱差压传感器,其共模压力额定值为-10到+10 psig(277倍于工作量程)。过载压力是100英寸水柱(100倍于工作量程),而破坏压力是200英寸水柱(200倍于工作量程)。


减少共模压力误差


  除了传感器机械结构的净压力负载差异外,典型的采用MEMS原理的压力传感器主要设计问题包括桥路转换电阻的不完全平衡、合适的机械侧壁设计以及由于共模压力而降低隔膜应力的设计。在设计过程中对这些参数的不严格控制会导致应用中出现严重的的共模压力误差。All Sensors通过两种方法来减少共模压力误差:CoBeam2设计和双压力芯片补偿。

All Sensors采用的CoBeam2设计技术的目标是改进共模响应,与传统的传感器设计相比改善了10倍。对于许多用户来说,这足以消除在共模压力测量中由共模误差导致的任何担忧。

一些All Sensors压力传感器生产时采用了一种专利技术来补偿压阻式压力传感器的:双芯片电路交叉耦合补偿与电路和气路交叉耦合补偿。气路交叉耦合补偿利用传感器的封装结构实现。

主动双芯片耦合补偿大大减少了共模误差。这是因为,对于任何给定的压力测量,输出是在消除每个芯片出现的共模误差之后的前端测量和背面测量结果的平均值。这种共模误差的消除,加上CoBeam2设计中固有的低共模误差,使得双芯片结构与采用CoBeam2的芯片配置成为了低压力测量和补偿的首选方法。更多详情请参考压力点4:MEMS压力传感器的双模补偿。



结论

  传感器制造商和用户来需要考虑共模压力问题。在传感器设计人员的适当注意下,可以为用户提供极大的方便。

CoBeam2是 All Sensors公司的商标。


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