Terminologie und Grundlagen des WF-Drucksensors
Inhaltsverzeichnis
Absoluter Druck:
Druck gemessen relativ zum Vakuum. Wird normalerweise in Pfund pro Quadratzoll absolut (psia) ausgedrückt.
Höhendruckwandler:
Luftdrucksensoren zur Bestimmung der Höhe aus einem Druckhöhenprofil.
Automatische Referenzierung:
Eine Technik, die Fehler eliminiert, indem sie einen oder mehrere Referenzdrücke abtastet und dann die Ausgangssignalfunktion korrigiert.
Atmosphärendruckwandler:
Ein Absolutdrucksensor, der den lokalen Umgebungsdruck misst.
Grundlegende Ausgabe:
Der Rohausgang eines Drucksensors, der durch Kalibrierung weder verstärkt noch kompensiert wird.
Beste Gerade (BSL):
Die beste Gerade wurde so ausgewählt, dass die tatsächliche Sensorreaktionskurve drei Punkte mit gleicher maximaler Abweichung enthält.
Berstdruck:
Die beste Gerade wurde so ausgewählt, dass die tatsächliche Sensorreaktionskurve drei Punkte mit gleicher maximaler Abweichung enthält.
Gleichtaktfehler:
Ein Fehler, der unabhängig von der primären Eingangsgröße (Eingangsdruck) ist. Bei WF-Sensoren sind alle Offsetfehler Gleichtaktfehler.
Gleichtaktdruck:
Druck, der gleichzeitig auf beide Seiten der Membran ausgeübt werden kann.
Kompensierte Leistung:
Der Ausgang eines Drucksensors, der für einen oder mehrere Leistungsparameter wie Offset, Spanne, Temperatureffekte auf Offset und Spanne, Nichtlinearität, Positionsempfindlichkeit, Front-to-Back-Linearität und Vorheizoffset kompensiert wird.
Eine Kompensation der Leistungsparameter kann durch Design oder Kalibrierung erreicht werden. Durch das Design können verschiedene Kompensationen realisiert werden. Beispielsweise sind alle WF-Package-Produkte von Natur aus für Linearitäts- und Positionsempfindlichkeitsfehler von vorne nach hinten kompensiert. Einige Beispiele für Parameter, die durch Kalibrierung kompensiert werden, sind Offset, Spanne und der Einfluss der Temperatur auf Offset und Spanne.
Differenzdruck:
Der zwischen zwei Druckquellen gemessene Druckunterschied. Wird normalerweise in Pfund pro Quadratzoll Differenz (psid) ausgedrückt. Wenn eine Quelle ein perfektes Vakuum ist, wird die Druckdifferenz als absoluter Druck bezeichnet. Wenn eine Quelle die örtliche Umgebung ist, wird der Druck Manometerdruck genannt.
Differenzdruckwandler:
Gerät, das den Druckunterschied zwischen zwei Druckquellen misst, die über ein Rohr mit seinem Eingang verbunden sind.
DIGITALER AUSGANG:
Die Ausgabe eines Drucksensors, ausgedrückt als diskrete (quantisierte) Größe, die normalerweise über eine Standardschnittstelle wie I2C oder SPI kommuniziert wird. Die Vorteile digitaler Ausgangssignale sind eine direkte Schnittstelle zum Host-Mikroprozessor (uP), eine verbesserte Störfestigkeit und eine geringere Anzahl von Komponenten.
Fehlerband:
Die Abweichung der Reaktion eines Sensors von seiner BSL, definiert durch die Linien auf beiden Seiten seiner BSL, einschließlich der maximalen Abweichung, die für einen bestimmten Normalmodus- oder Gleichtaktfehler gemessen wird.
Voller Maßstab:
Der algebraische Unterschied zwischen Endpunkten. Ein Endpunkt ist die tatsächliche Offsetspannung und der andere Endpunkt ist die Obergrenze des Bereichs.
Voller Skalenversatz:
Der Offset der Empfindlichkeit der Sensorausgangsspannung gegenüber dem Druck über einen bestimmten Temperaturbereich. Dies entspricht dem Temperaturkoeffizienten der Empfindlichkeit. Die Eigenschaften dieser Übertragungskurve kommen der Gleichung zweiter Ordnung für ein einfaches piezoresistives Sensorelement sehr nahe.
Bei Geräten mit Millivolt-Ausgang wird dies durch passiven Widerstand kompensiert; Bei Geräten mit verstärkter Ausgabe erfolgt die ASIC-Kompensation mithilfe einer Kurve zweiter Ordnung, die an die von jeder Komponente über einen bestimmten Druck- und Temperaturbereich erfassten Daten angepasst wird. Die Eigenschaften dieser Übertragungskurve ändern sich unter keinen anderen Bedingungen.
Manometerdruck:
Druck gemessen relativ zum Umgebungsdruck (psig).
Druckhysterese:
Die Druckhysterese wird als maximale Differenz zwischen den Ausgängen bei Referenzbedingungen vor und nach einem Druckzyklus gemessen.
Austauschbarkeit:
Der Fehlerbereich, der durch die maximale Signalabweichung definiert wird, wenn ein Sensor durch einen anderen Wandler desselben Typs mit demselben Druckeingang und Temperaturbereich ersetzt wird.
Linearität:
Die maximale Abweichung des gemessenen Ausgangs von der „besten Geraden“ bei konstanter Temperatur (25 °C), bestimmt durch drei Punkte (Vordruck, Vollausschlagsdruck und halber Vollausschlagsdruck), wobei Y = Messwert pro Gerät.
Linearität, Hysteresefehler:
Fehler in der Reaktion der Ausgangsspannung auf den Druck über den gesamten Betriebsdruckbereich im Vergleich zur idealen Reaktion der Ausgangsspannung; Abweichung des Ausgangssignals von der Übertragungskurve erster Ordnung als Reaktion auf den Druck. Dieser Fehler ist eher eine Funktion des Drucks als der Temperatur.
Dieser Fehler wird berechnet, indem der Druck an drei Druckpunkten gemessen wird; Null Druck. Der volle Skalendruck und der halbe volle Skalendruck werden anhand der an die Messdaten angepassten „besten Geraden“-Kurve berechnet.
Minimal-/Maximalwerte:
sind die Spezifikationsgarantiegrenzen. Diese Grenzwerte liegen normalerweise zwischen den Testgrenzen und den Spezifikationsgrenzen unter Verwendung eines Schutzbandes für 100 %-Tests.
Wahrscheinlichster Fehler:
Das Fehlerband, das durch Berechnung der Quadratwurzel der Summe der Quadrate aller für den Sensor angegebenen zutreffenden Fehler ermittelt wird.
Nennwert:
Es handelt sich um den Durchschnitt der Spezifikationen eines Produkts, das während des ersten Produktionslaufs hergestellt wurde.
Fehler im Normalmodus:
Es handelt sich um den Fehler der Funktion (normalerweise als proportional angenommen) der Haupteingangsvariablen (Eingangsdruck). Bei WF Sensors-Sensoren sind alle Bereichsfehler normale Modusfehler.
Offset-Kalibrierung:
Das Fehlerband, das durch den maximalen Fehler bei der Kalibrierung der Offsetspannung definiert wird.
Dissonanzfehler:
Das Gleichtaktfehlerband, das durch die maximale Abweichung der phasenverschobenen Spannung von ihrem angegebenen Wert definiert wird. Dazu können Kalibrierungs-, Temperatur-, Wiederholbarkeits- und Stabilitätsfehler gehören.
Offset-Langzeitdrift:
Die Änderung der Offsetspannung, die über einen bestimmten Zeitraum auftreten kann. Die möglichen Ursachen dieser Eigenschaft piezoresistiver Drucksensoren werden seit Jahrzehnten untersucht. Bisher konnte keine einzelne oder primäre Ursache ermittelt werden.
Da die meisten Niederdrucksensoren von WF Sensors eine elektrische Doppelchip-Kreuzkopplungskompensation nutzen, gibt es eine inhärente Kompensation für langfristige Drift im Offset. Der Aufwärm-Schichttest des Produkts WF Sensors identifiziert in der Regel Probleme mit der Offset-Langzeitdrift und wird abgelehnt.
Empfindlichkeit der Offset-Position:
Die Änderung der Offsetspannung aufgrund einer Änderung der Sensorposition. Sensoren zur Messung von Drücken über 15 psi weisen eine geringe oder keine Positionsempfindlichkeit auf. Da die Membran des Sensors eine Masse hat und das Verhältnis von Masse zu Membrandicke mit abnehmendem Druckbereich zunimmt, nimmt die Positionsempfindlichkeit zu, wenn der Druckbereich abnimmt. Da die meisten Niederspannungssensoren von WF Sensor eine elektrische Doppelchip-Kreuzkopplungskompensation verwenden, verfügen selbst die einfachsten Sensoren über eine inhärente Kompensation der Offset-Positionsempfindlichkeit.
Offset-Wiederholgenauigkeit:
Ein Fehlerband gibt die Fähigkeit eines Sensors an, eine bei 25 °C gemessene Offsetspannung zu reproduzieren, nachdem er einer anderen Temperatur und einem anderen Druck innerhalb eines bestimmten Bereichs ausgesetzt wurde.
Offset-Stabilität:
Die Fähigkeit eines Fehlerbandmesssensors, eine Offsetspannung bei konstantem Druck und konstanter Temperatur aufrechtzuerhalten.
Temperaturanpassungskoeffizient:
Das Fehlerband ist definiert als die maximale Abweichung der Offsetspannung, wenn sich die Temperatur von 25 °C auf eine andere Temperatur innerhalb des angegebenen Bereichs ändert.
Offset Temperaturoffset:
Die Änderung der Ausgangs-Offsetspannung über den angegebenen Temperaturbereich. Für nicht verstärkte Sensoren beschränkt die Spezifikation die Prüfung auf drei Temperaturpunkte; 25°C, maximale Temperatur, minimale Temperatur und dann zurück auf 25°C. Bei verstärkten Drucksensoren werden mehr Datenpunkte gemessen und die Kompensation ist mathematisch für die Datenpunkte angemessen.
Normalerweise gibt es keine konsistente Gleichung zur Charakterisierung der Offset-Temperaturverschiebung. Da die meisten Niederspannungssensoren von WF Sensor eine elektrische Doppelchip-Kreuzkopplungskompensation verwenden, verfügen selbst die einfachsten Sensoren über eine inhärente Offset-Temperatur-Offset-Kompensation.
Offsetspannung:
Die Ausgangsspannung eines Sensors, wenn die Druckdifferenz an der Membran Null ist. Bei Absolutdrucksensoren ist die Druckdifferenz über der Membran Null, wenn der Absolutdruck des Sensors Null ist. Bei Überdruck- oder Differenzdrucksensoren ist der Differenzdruck Null, wenn auf beiden Seiten der Membran der gleiche Druck herrscht.
Offset-Vorheizverschiebung:
Die Änderung der Ausgangsoffsetspannung, die auftreten kann, wenn ein Sensor während der ersten Betriebsstunde mit Strom versorgt wird. Alle Sensoren testen alle Niederspannungssensoren auf diesen Parameter. Da die meisten Unternehmen für ihre Niederspannungssensoren eine elektrische Doppelchip-Kreuzkopplungskompensation verwenden, verfügen selbst die einfachsten Sensoren über eine inhärente Offset-Vorheiz-Offset-Kompensation.
Betriebsbereich:
Der Druckbereich, über den ein Sensor getestet wurde. Bei Sensoren mit Millivolt-Ausgängen kann dieser Bereich in der Regel bei minimaler Verschlechterung der Spezifikation auf mindestens das Doppelte des angegebenen Bereichs erweitert werden. Bei Sensoren mit verstärktem Ausgang kann der Bereich nur um 10 % erweitert werden, bevor der Ausgang auf die Ausgangsspannungsgrenze „geregelt“ wird.
Ausgabespanne:
Ist die Ausgangsspannung, die den Betriebsdruckbereich angibt. Bei Sensoren ohne interne Spannungsreferenz ist die Spanne proportional zur Sensorversorgungsspannung. Eine Änderung der Sensorversorgungsspannung führt zu einer Änderung des Ausgabebereichs des angelegten Drucks. Die Spanne ist die Differenz zwischen der Ausgangsspannung und der Offsetspannung bei Volldruck.
ÜBERDRUCK - MAXIMAL:
Der maximale (gemessene) Druck im Normalmodus, der angewendet werden kann, ohne die Leistung des Sensors zu beeinträchtigen oder die Genauigkeit der angegebenen Grenzwerte zu überschreiten. Dies gilt für jeden Anschluss des Differentialsensors. Dies wird auch als „Proof Pressure“ bezeichnet.
Gesamtgenauigkeitskalibrierung:
Im Gegensatz zu den kombinierten Fehlerbändern von BSL gilt die obligatorische Referenz eindeutig für einen bestimmten Sensor. Offset- und Empfindlichkeitskalibrierungsfehler sind darin nicht enthalten. Es umfasst alle anderen Offset- und Spannenfehler: Temperatur, Wiederholbarkeit, Stabilität, Linearität und Verzögerung.
Gesamtgenauigkeit – austauschbar:
Kombiniertes Fehlerband relativ zu den Ansprecheigenschaften eines idealen Sensors. Ausgenommen sind Stabilitätsfehler, die im angegebenen Kalibrierungsfehler enthalten sind. Es umfasst alle anderen Offset- und Bereichsfehler: Kalibrierung, Temperatur, Wiederholbarkeit, Linearität und Hysterese.
Spannungsfestigkeit:
Ist der maximale Druck, der auf den Sensor ausgeübt werden kann, ohne dass sich der Leistungsindex ändert.
Referenzdruck:
Der Druck, der als Referenz bei der Messung des Sensorfehlers verwendet wird.
Referenztemperatur:
Die Referenztemperatur, die zur Messung des Sensorfehlers verwendet wird.
Wiederholbarkeit:
Ein Fehlerband, das die Fähigkeit eines Sensors angibt, einen Ausgangssignalparameter (z. B. Offset oder Spanne) bei einem bestimmten Druck und einer bestimmten Temperatur sowie bei jedem anderen Druck und jeder anderen Temperatur innerhalb eines bestimmten Bereichs zu reproduzieren.
Empfindlichkeit:
Das Verhältnis der Änderung der Ausgangssignalspannung zur entsprechenden Änderung des Eingangsdrucks. Die Empfindlichkeit wird durch Berechnung des Verhältnisses des Bereichs zum angegebenen Eingangsdruckbereich bestimmt.
Empfindlichkeitskalibrierung:
Das Fehlerband, das durch den maximalen Fehler der kalibrierten Empfindlichkeit definiert wird.
Reichweite:
Die arithmetische Differenz zwischen dem Sensorausgangssignal, gemessen bei einem angegebenen minimalen und maximalen Betriebsdruck.
Bereichsfehler:
Ein Bereich des Normalmodusfehlers, der durch die maximale Abweichung des Bereichs von seinem angegebenen Wert definiert wird. Dazu können Empfindlichkeitskalibrierungstemperatur-, Linearitäts-, Hysterese-, Wiederholbarkeits- und Stabilitätsabweichungen gehören.
Wiederholbarkeit des Bereichs:
Ein Fehlerband gibt die Fähigkeit eines Sensors an, seinen Bereich nach der Messung bei 25 °C und der Einwirkung anderer Drücke und Temperaturen innerhalb eines bestimmten Bereichs zu reproduzieren.
Spannentemperaturkoeffizient:
Das Fehlerband, das durch die maximale Abweichung der Spanne definiert ist, wenn sich die Temperatur von 25 °C auf eine andere Temperatur innerhalb des angegebenen Bereichs ändert.
Reichweitenstabilität:
Das Fehlerband gibt die Fähigkeit des Sensors an, die Bereichsspannung bei jedem Druck innerhalb des angegebenen Bereichs aufrechtzuerhalten, während die Temperatur konstant bleibt.
Stabilität:
Die Fähigkeit eines Fehlerbandmesssensors, einen Ausgangsparameterwert (z. B. Offset oder Bereich) bei einem konstanten Temperatur- und Druckeingang aufrechtzuerhalten.
Versorgungsspannung:
Die an den Eingangsklemmen des Drucksensors anliegende Versorgungsspannung.
Temperaturkoeffizient (TC):
Der Fehlerbereich, der durch die maximale Abweichung des Ausgangsparameters des Sensors (z. B. Offset oder Bereich) verursacht wird, wenn sich die Temperatur von 25 °C auf eine andere Temperatur innerhalb des angegebenen Bereichs ändert. Sie wird normalerweise in (ppm/°C oder µV/V/°C) gemessen.
Temperaturkompensierter Ausgang:
Der Ausgang des Drucksensors wird für temperaturabhängige Fehler kompensiert, insbesondere für die Temperaturabhängigkeit von Spanne und Offset.
Die Ausgangsparameter des Drucksensors reagieren empfindlich auf Temperaturänderungen, und insbesondere die Druckreaktion (Span) und der Nulldifferenzdruckausgang (Offset) weisen eine Temperaturabhängigkeit auf. Um dieser Temperaturabhängigkeit entgegenzuwirken, bietet WF Sensors interne Schaltkreise für Sensorprodukte an, die Temperaturschwankungen in Span und Offset über einen bestimmten Temperaturbereich ausgleichen. Temperaturkompensierte Ausgänge sind als analoge (unverstärkte mV, verstärkte 4 V) und digitale (SPI und I2C) Ausgänge verfügbar. Vakuum: Ein perfektes Vakuum ist die Abwesenheit gasförmiger Flüssigkeiten.
Vakuumbereich:
Der absolute Druckbereich zwischen einem perfekten Vakuum (0 psia) und einem normalen atmosphärischen Druck (14,697 psia).
Vakuumsensor:
Ein für die Druckmessung im Vakuumbereich kalibrierter Sensor. Normalerweise handelt es sich hierbei um einen Absolutwertsensor, manchmal jedoch auch um einen Gauge-Sensor.
Worst-Case-Fehler:
Das Fehlerband, das durch einfaches Addieren aller für den Sensor angegebenen zutreffenden Fehler erhalten wird.