소개: 우리는 많은 압력 센서를 사용합니다, 그리고 우리는 종종 압력 센서가 사용 기간 후에 드리프트한다는 것을 알게됩니다.. 압력 센서가 드리프트하는 원인? 설계 중에 압력 센서 드리프트를 제거 할 수있는 방법?
센서 드리프트의 원인
센서 드리프트는 시간이 지남에 따라 센서의 출력 값이 변한다는 현상을 나타냅니다.. 이 드리프트는 부정확 한 센서 측정 결과를 유발할 수 있습니다, 실제 응용 분야에서 신뢰성과 안정성에 영향을 미칩니다. 센서 드리프트에는 여러 가지 이유가 있습니다, 아래에서 하나씩 소개됩니다.
온도 변화: 온도 변화는 센서 드리프트의 일반적인 원인 중 하나입니다.. 온도 변화는 센서 요소 내부의 재료의 확장 및 수축을 유발할 수 있습니다., 센서의 기계적 구조와 전기적 특성에 영향을 미치는, 출력 값이 드리프트를 유발합니다. 예를 들어, 온도가 증가하면 저항 센서의 저항 값이 증가합니다., 출력 값이 높아집니다.
전원 공급 장치 변경: 센서의 출력 값은 공급 전압의 영향을받습니다.. 공급 전압이 변경 될 때, 센서의 출력 값도 변경됩니다. 공급 전압의 변화로 인해 센서의 내부 회로의 작동 상태가 변경되기 때문입니다., 결과적으로 출력 신호의 진폭과 안정성에 영향을 미칩니다..
장기 사용: 장기 사용은 또한 센서 드리프트의 중요한 원인입니다.. 사용하는 동안, 센서는 기계식의 영향을받을 수 있습니다, 화학 또는 열 팽창 및 수축 인자, 내부 구조의 변화를 유발합니다, 결과적으로 출력 값이 드리프트됩니다. 게다가, 센서는 또한 진동 및 충격과 같은 외부 환경 요인의 영향을받을 수 있습니다., 드리프트 현상을 추가로 악화시킨다.
센서 노화: 시간이 지남에 따라, 센서의 성능은 점차 거부하고 드리프트가 발생할 수 있습니다.. 센서 내부의 재료와 구성 요소가 사용 시간이 증가함에 따라 노화되기 때문입니다., 물리적 특성이 변경됩니다. 예를 들어, 센서 내부의 전해질이 점차 배수됩니다, 감도와 안정성이 감소합니다, 결과적으로 출력 값이 드리프트됩니다.
환경 영향: 센서의 드리프트는 환경 요인의 영향을받을 수 있습니다.. 예를 들어, 공기압과 같은 환경 적 요인의 변화, 습기, 표시등은 센서 출력 값이 드리프트 될 수 있습니다.. 환경 요인의 변화가 센서와 측정 할 물체 사이의 상호 작용을 변경하기 때문입니다., 따라서 센서의 측정 정확도 및 안정성에 영향을 미칩니다..
압력 센서 개발 초기에, 유리 분말을 사용하여 확산 된 실리콘 칩과 금속베이스를 밀봉했습니다.. 단점은 압력 칩 주위에 큰 응력이 있다는 것입니다., 그리고 어닐링 후에도, 스트레스를 완전히 제거 할 수 없었습니다. 온도가 변할 때, 금속의 다른 열 팽창 계수로 인해, 유리 및 확산 실리콘 칩, 열 응력이 생성됩니다, 센서의 제로 포인트가 드리프트됩니다. 이것이 센서의 제로 포인트 열 드리프트가 칩의 제로 포인트 열 드리프트보다 훨씬 큰 이유입니다.. 은 페이스트와 터미널 용접이 제대로 처리되지 않으면, 불안정한 접촉 저항을 유발하는 것은 쉽습니다. 특히 온도가 변할 때, 접촉 저항이 변경 될 가능성이 높습니다. 이 요인들은 센서의 큰 제로 포인트 드리프트와 온도 드리프트의 이유입니다..
제로 포인트 열 드리프트의 원인에 대한 반도체 이론 분석: 저항의 도핑 농도와 저항 값이 일관 될 때만 브리지의 제로 포인트 출력 전압이 작고 제로 포인트 열 드리프트도 작을 수 있습니다., 센서의 성능을 향상시키는 데 매우 유익합니다.. 하지만, 확산 중에 균일 한 도핑 분포를 달성하는 것은 쉽지 않습니다., 따라서 Varistor 스트립은 가능한 한 가깝고 가능한 한 짧아야합니다..
제로 포인트 열 드리프트의 원인에 대한 회로 분석: 이상적으로, Wheatstone Bridge를 구성하는 4 개의 확산 저항의 저항 값은 동일해야합니다.. 제로 포인트 온도 드리프트는 온도에 따른 확산 저항 값의 변화로 인해 발생합니다.. 특정 온도 범위 내에서, 온도가 증가함에 따라 저항 값이 증가합니다, 그게, 확산 된 저항의 온도 계수 r은 양수입니다..
센서 드리프트 문제에 대한 솔루션
전반적인, 압력 센서의 제로 드리프트 보상은 두 방향으로 나눌 수 있습니다.: 하드웨어 보상 및 소프트웨어 보상.
하드웨어 제로 보상 방법: 브리지 암에 직렬 및 평행의 적절한 일정한 저항 방법: 브리지 팔 서머 스터 보상 방법, 브리지 외부 시리즈 및 병렬 서미스터 보상 방법, 이중 교량 보상 기술, 트랜지스터 보상 기술, 등.
회로 설계 최적화: 합리적인 회로 설계는 센서 드리프트의 영향을 줄일 수 있습니다.. 예를 들어, 온도 보상 회로를 사용하면 센서 출력 값에 대한 온도 변화의 영향을 수정하고 측정 정확도 및 안정성을 향상시킬 수 있습니다.. 게다가, 필터링 및 증폭과 같은 회로 설계 방법을 사용하여 전원 공급 장치 변경 및 센서에 대한 환경 간섭의 영향을 제거 할 수 있습니다..
소프트웨어 보상 제로 드리프트 방법: 신호 획득 프로세스에서, 트리거 신호가 발생하지 않는 시점부터 획득이 트리거되고 획득이 완료된 후까지, 입력 신호는 0이고 출력 신호는 0이 아닙니다.. 이 수집 된 출력 데이터는 무작위 노이즈 형태로 존재합니다., 데이터 계산 및 처리에는 의미가 없습니다. 이 기간 동안 수집 된 신호 값을 제로 드리프트로 정의합니다..
채택 된 소프트웨어 방법은 다음과 같습니다:
다항식 피팅 사양 방법. 실제 측정에서, 온도, 압력 센서로 측정 된 압력 및 기타 물리적 수량은 출력 값과 엄격한 선형 관계를 갖지 않습니다., 기능적 관계는 종종 다항식의 형태입니다.. 다항식은 비선형 신호를 장착하는 데 사용될 수 있습니다, 그리고 핵심은 계수를 해결하는 것입니다.
RBF 신경 네트워크 방법. 기본 원리: 일반적으로 제로 포인트 온도 보상 소프트웨어 알고리즘의 공식 방법은 비교적 복잡합니다., 피팅 정확도는 종종 제한적입니다. 인공 신경망 방법은 소수의 샘플의 장점이 있습니다., 간단한 알고리즘, 임의의 기능을 근사화하는 능력, 그리고 좋은 응용 프로그램 전망.
게다가, 소프트웨어 방법에는 테이블 조회 방법도 포함됩니다, 보간 방법, 등.
드리프트의 영향을 줄이기 위해, 다음 조치를 취할 수 있습니다:
온도를 안정화하십시오: 온도 변동의 영향을 피하기 위해 센서를 가능한 한 일정한 온도 상태로 유지하십시오..
온도 보상 측정을 사용하십시오: 센서 내부에 온도 센서를 추가하여 온도 변경 감지를 통해 보정 보상을 수행하십시오..
적절한 기판 결합 방법을 선택하십시오: 적절한 기판 결합 방법은 기계적 응력의 영향을 줄일 수 있습니다..
독립적 인 증폭기를 선택하십시오: 독립 증폭기를 사용하여 신호를 증폭하십시오, 다른 외부 요인의 영향을받지 않고 드리프트 문제를 줄일 수 있습니다..
자동 교정 기술을 사용하십시오: 자동 교정을 통해, 센서는 다른 온도에서 안정적인 출력을 유지할 수 있습니다., 습도 및 기타 환경.
고정밀 센서를 선택하십시오: 고정밀 센서의 드리프트는 작습니다, 영향을 줄일 수 있습니다.
드리프트 데이터를 처리하십시오: 일정 기간 동안 데이터를 수집하고 드리프트 데이터 평균, 드리프트가 측정 결과에 미치는 영향을 줄일 수 있습니다..
