Terminologia e nozioni di base sui sensori di pressione WF
Sommario
Pressione assoluta:
Pressione misurata rispetto al vuoto. Solitamente espresso in libbre per pollice quadrato assoluto (psia).
Trasduttore di pressione di altitudine:
Sensori di pressione atmosferica utilizzati per determinare l'altitudine da un profilo altitudine-pressione.
Autoreferenziazione:
Una tecnica che elimina gli errori campionando una o più pressioni di riferimento e quindi correggendo la funzione del segnale di uscita.
Trasduttore di pressione atmosferica:
Un sensore di pressione assoluta che misura la pressione ambientale locale.
Uscita di base:
L'output grezzo di un sensore di pressione che non è né amplificato né compensato dalla calibrazione.
Miglior linea retta (BSL):
La migliore linea retta selezionata in modo che la curva di risposta effettiva del sensore contenga tre punti di uguale deviazione massima.
Pressione di scoppio:
La migliore linea retta selezionata in modo che la curva di risposta effettiva del sensore contenga tre punti di uguale deviazione massima.
Errore di modalità comune:
Un errore indipendente dalla variabile di ingresso primaria (pressione di ingresso). Per i sensori WF, tutti gli errori di offset sono errori di modo comune.
Pressione di modo comune:
Pressione che può essere applicata contemporaneamente su entrambi i lati del diaframma.
Uscita compensata:
L'uscita di un sensore di pressione compensata per uno o più parametri prestazionali, quali offset, intervallo, effetti della temperatura su offset e intervallo, non linearità, sensibilità alla posizione, linearità fronte-retro e offset di preriscaldamento.
La compensazione dei parametri prestazionali può essere ottenuta mediante progettazione o calibrazione. Varie compensazioni possono essere realizzate in fase di progettazione, ad esempio, tutti i prodotti WF-Package sono intrinsecamente compensati per la linearità fronte-retro e gli errori di sensibilità alla posizione. Alcuni esempi di parametri compensati tramite la calibrazione sono offset, intervallo e l'effetto della temperatura su offset e intervallo.
Pressione differenziale:
La differenza di pressione misurata tra due sorgenti di pressione. Di solito espresso in libbre per differenza di pollice quadrato (psid). Quando una sorgente è un vuoto perfetto, la differenza di pressione è chiamata pressione assoluta. Quando una fonte è l'ambiente locale, la pressione viene chiamata pressione relativa.
Trasduttore di pressione differenziale:
Dispositivo che misura la differenza di pressione tra due sorgenti di pressione collegate tramite un tubo al suo ingresso.
USCITA DIGITALE:
L'output di un sensore di pressione, espresso come quantità discreta (quantizzata), solitamente comunicato utilizzando un'interfaccia standard come I2C o SPI. I vantaggi dei segnali di uscita digitali sono un'interfaccia diretta al microprocessore host (uP), una migliore immunità al rumore e un numero inferiore di componenti.
Banda di errore:
La deviazione della risposta di un sensore dal suo BSL, definita dalle linee su entrambi i lati del suo BSL, inclusa la deviazione massima misurata per un dato errore di modo normale o di modo comune.
Fondo scala:
La differenza algebrica tra gli endpoint. Un punto finale è la tensione di offset effettiva e l'altro punto finale è il limite superiore dell'intervallo.
Offset fondo scala:
L'offset della sensibilità della tensione di uscita del sensore alla pressione in un intervallo di temperatura specificato. Ciò corrisponde al coefficiente di temperatura della sensibilità. Le caratteristiche di questa curva di trasferimento sono molto vicine all'equazione del secondo ordine per un elemento sensibile piezoresistivo di base.
Per i dispositivi con uscita in millivolt, ciò è compensato dalla resistenza passiva; per i dispositivi di uscita amplificati, è compensato ASIC, utilizzando una curva del secondo ordine adattata ai dati acquisiti da ciascun componente in un intervallo di pressione e temperatura specificato. Le caratteristiche di questa curva di trasferimento non cambiano con altre condizioni.
Pressione relativa:
Pressione misurata rispetto alla pressione ambiente (psig).
Isteresi di pressione:
L'isteresi della pressione viene misurata come la differenza massima tra le uscite alle condizioni di riferimento prima e dopo un ciclo di pressione.
Intercambiabilità:
La banda di errore definita dalla deviazione massima del segnale quando un sensore viene sostituito da qualsiasi altro trasduttore dello stesso tipo con lo stesso ingresso di pressione e intervallo di temperatura.
Linearità:
La deviazione massima dell'uscita misurata dalla "migliore linea retta" a temperatura costante (25°C), determinata da tre punti (pressione di polarizzazione, pressione di fondo scala e metà della pressione di fondo scala), dove Y = valore misurato per dispositivo.
Linearità, errore di isteresi:
Errore nella risposta della tensione di uscita alla pressione sull'intero intervallo di pressione operativa rispetto alla risposta ideale della tensione di uscita; deviazione del segnale di uscita dalla risposta della curva di trasferimento del primo ordine alla pressione. Questo errore è una funzione della pressione piuttosto che della temperatura.
Questo errore viene calcolato misurando la pressione in tre punti di pressione; pressione nulla. Pressione di fondo scala e metà della pressione di fondo scala e viene calcolata dalla curva "migliore linea retta" adattata ai dati misurati.
Valori minimi/massimi:
sono i limiti di garanzia delle specifiche. Questi limiti sono generalmente compresi tra i limiti del test e i limiti delle specifiche utilizzando un nastro protettivo per il test al 100%.
Errore più probabile:
La banda di errore ottenuta calcolando la radice quadrata della somma dei quadrati di tutti gli errori applicabili specificati per il sensore.
Valore nominale:
È la media delle specifiche di un prodotto realizzato durante il primo ciclo di produzione.
Errore modalità normale:
È l'errore della funzione (solitamente considerata proporzionale) della variabile di ingresso principale (pressione di ingresso). Per i sensori WF Sensors, tutti gli errori di portata sono errori di modalità normale.
Calibrazione dell'offset:
La banda di errore definita dall'errore massimo nella calibrazione della tensione di offset.
Errore di dissonanza:
La banda dell'errore di modo comune definita dalla deviazione massima della tensione sfasata dal suo valore specificato. Può includere errori di calibrazione, temperatura, ripetibilità e stabilità.
Compensazione della deriva a lungo termine:
La variazione della tensione di offset che può verificarsi in un periodo di tempo specificato. Le possibili cause di questa caratteristica dei sensori di pressione piezoresistivi sono studiate da decenni. Ad oggi, non è stata determinata alcuna causa singola o primaria.
Poiché la maggior parte dei sensori di bassa pressione WF Sensors utilizzano la compensazione elettrica dell'accoppiamento incrociato a doppio chip, esiste una compensazione intrinseca per la deriva a lungo termine nell'offset. Il test del turno di riscaldamento dei sensori WF del prodotto in genere identificherà eventuali problemi di deriva a lungo termine e verrà rifiutato.
Sensibilità della posizione di offset:
La variazione della tensione di offset dovuta a un cambiamento nella posizione del sensore. I sensori utilizzati per misurare pressioni superiori a 15 psi hanno una sensibilità posizionale scarsa o nulla. Poiché il diaframma del sensore ha una massa e il rapporto tra massa e spessore del diaframma aumenta al diminuire del campo di pressione, la sensibilità alla posizione aumenta al diminuire del campo di pressione. Poiché la maggior parte dei sensori a bassa tensione WF Sensor utilizzano la compensazione dell'accoppiamento incrociato elettrico a doppio chip, anche i sensori più elementari dispongono di una compensazione intrinseca della sensibilità della posizione di offset.
Ripetibilità dell'offset:
Una banda di errore indica la capacità di un sensore di riprodurre una tensione di offset misurata a 25°C dopo l'esposizione a qualsiasi altra temperatura e pressione entro un intervallo specificato.
Stabilità di compensazione:
La capacità di un sensore del misuratore di banda di errore di mantenere una tensione di offset a pressione e temperatura costanti.
Coefficiente di regolazione della temperatura:
La banda di errore è definita come la deviazione massima della tensione di offset quando la temperatura cambia da 25°C a qualsiasi altra temperatura all'interno dell'intervallo specificato.
Compensazione della temperatura:
La variazione della tensione di offset in uscita nell'intervallo di temperatura specificato. Per i sensori non amplificati, la specifica limita i test a tre punti di temperatura; 25°C, temperatura massima, temperatura minima e poi di nuovo a 25°C. Per i sensori di pressione amplificati, vengono misurati più punti dati e la compensazione è matematicamente appropriata per i punti dati.
Di solito non esiste un'equazione coerente per caratterizzare lo spostamento della temperatura di offset. Poiché la maggior parte dei sensori a bassa tensione WF Sensor utilizzano la compensazione dell'accoppiamento incrociato elettrico a doppio chip, anche i sensori più elementari dispongono di una compensazione intrinseca dell'offset della temperatura.
Tensione di compensazione:
La tensione di uscita di un sensore quando la differenza di pressione attraverso il diaframma è zero. Per i sensori di pressione assoluta, il differenziale di pressione attraverso il diaframma è zero quando la pressione assoluta del sensore è zero. Per i sensori di pressione relativa o differenziale, la pressione differenziale è zero quando entrambi i lati della membrana sono sotto la stessa pressione.
Spostamento di preriscaldamento offset:
La variazione della tensione di offset in uscita che può verificarsi quando un sensore viene alimentato durante la prima ora di funzionamento. Tutti i sensori testano tutti i sensori a bassa tensione per questo parametro. Poiché la maggior parte delle aziende utilizza la compensazione dell'accoppiamento incrociato elettrico a doppio chip per i propri sensori a bassa tensione, anche i sensori più elementari dispongono di una compensazione intrinseca dell'offset del preriscaldamento.
Gamma operativa:
L'intervallo di pressione su cui è stato testato un sensore. Per i sensori con uscite in millivolt, questo intervallo può solitamente essere esteso ad almeno il doppio dell'intervallo specificato con un degrado minimo delle specifiche. Per i sensori di uscita amplificati, l'intervallo può essere esteso solo del 10% prima che l'uscita raggiunga il limite di tensione di uscita.
Intervallo di uscita:
È la tensione di uscita che specifica l'intervallo di pressione operativa. Per i sensori senza riferimento di tensione interno, l'intervallo è proporzionale alla tensione di alimentazione del sensore. Una variazione della tensione di alimentazione del sensore comporterà una variazione del campo di uscita della pressione applicata. L'intervallo è la differenza tra la tensione di uscita e la tensione di offset alla pressione di fondo scala.
SOVRAPRESSIONE - MASSIMA:
La pressione massima (misurata) in modalità normale che può essere applicata senza alterare le prestazioni del sensore o superare la precisione dei limiti specificati. Ciò si applicherà a entrambe le porte del sensore differenziale. Questa è chiamata anche “pressione di prova”.
Calibrazione della precisione complessiva:
A differenza delle bande di errore combinate del BSL, il riferimento obbligatorio è unico per un particolare sensore. Non include gli errori di calibrazione dell'offset e della sensibilità. Include tutti gli altri errori di offset e intervallo: temperatura, ripetibilità, stabilità, linearità e ritardo.
Precisione complessiva - Intercambiabile:
Banda di errore combinata relativa alle caratteristiche di risposta di un sensore ideale. Esclude gli errori di stabilità, che sono inclusi nell'errore di calibrazione specificato. Include tutti gli altri errori di offset e intervallo: calibrazione, temperatura, ripetibilità, linearità e isteresi.
Resistere alla tensione:
È la pressione massima che può essere applicata al sensore senza causare alcuna variazione dell'indice di prestazione.
Pressione di riferimento:
La pressione utilizzata come riferimento durante la misurazione dell'errore del sensore.
Temperatura di riferimento:
La temperatura di riferimento utilizzata per misurare l'errore del sensore.
Ripetibilità:
Una banda di errore che indica la capacità di un sensore di riprodurre un parametro del segnale di uscita (ad esempio, offset o intervallo) a una pressione e temperatura specificate e a qualsiasi altra pressione e temperatura entro un intervallo specificato.
Sensibilità:
Il rapporto tra la variazione della tensione del segnale di uscita e la corrispondente variazione della pressione di ingresso. La sensibilità viene determinata calcolando il rapporto tra il campo e il campo della pressione di ingresso specificata.
Calibrazione della sensibilità:
La banda di errore definita dall'errore massimo della sensibilità calibrata.
Allineare:
La differenza aritmetica tra il segnale di uscita del sensore misurato a una pressione operativa minima e massima specificata.
Errore di intervallo:
Una banda di errore in modalità normale definita dalla deviazione massima dell'intervallo dal valore specificato. Può includere deviazioni di temperatura di calibrazione della sensibilità, linearità, isteresi, ripetibilità e stabilità.
Ripetibilità della gamma:
Una banda di errore indica la capacità di un sensore di riprodurre il proprio intervallo dopo la misurazione a 25°C e l'esposizione a qualsiasi altra pressione e temperatura entro un intervallo specificato.
Coefficiente di temperatura di intervallo:
La banda di errore definita dalla deviazione massima dell'intervallo quando la temperatura cambia da 25°C a qualsiasi altra temperatura all'interno dell'intervallo specificato.
Stabilità della portata:
La banda di errore indica la capacità del sensore di mantenere la tensione dell'intervallo a qualsiasi pressione all'interno dell'intervallo specificato mentre la temperatura rimane costante.
Stabilità:
La capacità di un sensore del misuratore della banda di errore di mantenere il valore di un parametro di uscita (ad esempio, offset o intervallo) a una temperatura e una pressione in ingresso costanti.
Tensione di alimentazione:
La tensione di alimentazione applicata ai terminali di ingresso del sensore di pressione.
Coefficiente di temperatura (TC):
La banda di errore causata dalla deviazione massima del parametro di uscita del sensore (ad esempio, offset o intervallo) quando la temperatura cambia da 25°C a qualsiasi altra temperatura all'interno dell'intervallo specificato. Solitamente viene misurato in (ppm/°C o µV/V/°C).
Uscita compensata in temperatura:
L'uscita del sensore di pressione viene compensata per gli errori dipendenti dalla temperatura, in particolare per la dipendenza dalla temperatura di span e offset.
I parametri di uscita del sensore di pressione sono sensibili alle variazioni di temperatura e in particolare la risposta alla pressione (Span) e l'uscita di pressione differenziale zero (Offset) mostrano una dipendenza dalla temperatura. Per contrastare questa dipendenza dalla temperatura, WF Sensors fornisce circuiti interni per i prodotti sensore che compensano le variazioni di temperatura in Span e Offset in un intervallo di temperatura specificato. Le uscite compensate in temperatura sono disponibili in uscite analogiche (mV non amplificate, 4 V amplificate) e digitali (SPI e I2C). Vuoto: Il vuoto perfetto è l'assenza di fluidi gassosi.
Gamma di vuoto:
L'intervallo di pressione assoluta compreso tra un vuoto perfetto (0 psia) e una pressione atmosferica standard (14.697 psia).
Sensore di vuoto:
Un sensore calibrato per la misurazione della pressione nel campo del vuoto. Di solito si tratta di un sensore assoluto, ma a volte è un sensore di livello.
Errore nel caso peggiore:
La banda di errore ottenuta semplicemente sommando tutti gli errori applicabili specificati per il sensore.