詳細(xì)介紹SICK傳感器是如何解決誤差
    SICK傳感器是如何解決誤差的？測(cè)力傳感器在遭到外力作用后，粘貼在彈性體的應(yīng)變片隨之發(fā)生形變引起電阻改變，電阻改變使構(gòu)成的惠斯登電橋失去平衡輸出一個(gè)與外力成線性正比改變的電量電信號(hào)。說(shuō)起來(lái)是比較簡(jiǎn)單的，可是這是個(gè)非常復(fù)雜的作業(yè)進(jìn)程。尤其是面臨被測(cè)物體發(fā)生差錯(cuò)的時(shí)分，測(cè)力傳感器在盡量的尋覓其解決的方法。
    SICK傳感器的頻率呼應(yīng)特性決議了被丈量的頻率規(guī)模，必須在允許頻率規(guī)模內(nèi)堅(jiān)持不失真的丈量條件，實(shí)際上傳感器的呼應(yīng)總有—定推遲，期望推遲時(shí)間越短越好。傳感器的頻率呼應(yīng)高，可測(cè)的信號(hào)頻率規(guī)模就寬，而因?yàn)樵獾浇Y(jié)構(gòu)特性的影響，機(jī)械系統(tǒng)的慣性較大，因有頻率低的傳感器可測(cè)信號(hào)的頻率較低。
    在動(dòng)態(tài)丈量中，應(yīng)根據(jù)信號(hào)的特色(穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、隨機(jī)等)呼應(yīng)特性，避免發(fā)生過(guò)火的差錯(cuò)。
    SICK傳感器的線形規(guī)模是指輸出與輸入成正比的規(guī)模。以理論上講，在此規(guī)模內(nèi)，靈敏度堅(jiān)持定值。傳感器的線性規(guī)模越寬，則其量程越大，并且能確保必定的丈量精度。在選擇傳感器時(shí)，當(dāng)傳感器的種類斷定今后要看其量程是不是滿足請(qǐng)求。但實(shí)際上，任何傳感器都不能確�？隙ǖ木�性，其線性度也是相對(duì)的。當(dāng)所請(qǐng)求丈量精度比較低時(shí)，在必定的規(guī)模內(nèi)，可將非線性差錯(cuò)較小的傳感器近似看作線性的，這會(huì)給丈量帶來(lái)*的方便。
    SICK傳感器精度高，要求誤差合理，進(jìn)行壓力傳感器的誤差補(bǔ)償是其應(yīng)用的關(guān)鍵。壓力傳感器主要有偏移量誤差、靈敏度誤差、線性誤差和滯后誤差，本文將介紹這四種誤差產(chǎn)生的機(jī)理和對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，同時(shí)將介紹為提高測(cè)量精度的壓力標(biāo)定方法以及應(yīng)用實(shí)例。
    目前市場(chǎng)上SICK傳感器種類豐富多樣，這使得設(shè)計(jì)工程師可以選擇系統(tǒng)所需的壓力傳感器。這些傳感器既包括基本的變換器，也包括更為復(fù)雜的帶有片上電路的高集成度傳感器。由于存在這些差異，設(shè)計(jì)工程師必須盡可能夠補(bǔ)償壓力傳感器的測(cè)量誤差，這是保證傳感器滿足設(shè)計(jì)和應(yīng)用要求的重要步驟。在某些情況下，補(bǔ)償還能提高傳感器在應(yīng)用中的整體。
    SICK傳感器范圍標(biāo)定以及溫度補(bǔ)償均可以通過(guò)薄膜電阻網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，這種薄膜電阻網(wǎng)絡(luò)在封裝過(guò)程中采用激光修正。
    該SICK傳感器常與微控制器結(jié)合使用，而微控制器的嵌入軟件本身建立了傳感器數(shù)學(xué)模型。微控制器讀取了輸出電壓后，通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的變換，該模型可以將電壓量轉(zhuǎn)換為壓力測(cè)量值。
    壓力傳感器
    SICK傳感器簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)模型即為傳遞函數(shù)。該模型可在整個(gè)標(biāo)定過(guò)程中進(jìn)行優(yōu)化，并且模型的成熟度將隨標(biāo)定點(diǎn)的增加而增加。
    從計(jì)量學(xué)的角度看，測(cè)量誤差具有相當(dāng)嚴(yán)格的定義：它表征了測(cè)量壓力與實(shí)際壓力之間的差異。而通常無(wú)法直接得到實(shí)際壓力，但可以通過(guò)采用適當(dāng)?shù)膲毫��?biāo)準(zhǔn)加以估計(jì)，計(jì)量人員通常采用那些精度比被測(cè)設(shè)備高出至少 10 倍的儀器作為測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。
    由于未經(jīng)標(biāo)定的系統(tǒng)只能使用典型的靈敏度和偏移值將輸出電壓轉(zhuǎn)換為壓力，測(cè)得的壓力將產(chǎn)生如圖 1 所示的誤差。
    這種未經(jīng)標(biāo)定的初始誤差由以下幾個(gè)部分組成：
    a. 偏移量誤差。由于在整個(gè)壓力范圍內(nèi)垂直偏移保持恒定，因此變換器擴(kuò)散和激光調(diào)節(jié)修正的變化將產(chǎn)生偏移量誤差。
    b. 靈敏度誤差，產(chǎn)生誤差大小與壓力成正比。如果設(shè)備的靈敏度高于典型值，靈敏度誤差將是壓力的遞增函數(shù)。如果靈敏度低于典型值，那么靈敏度誤差將是壓力的遞減函數(shù)。該誤差的產(chǎn)生原因在于擴(kuò)散過(guò)程的變化。
    c. 線性誤差。這是一個(gè)對(duì)初始誤差影響較小的因素，該誤差的產(chǎn)生原因在于硅片的物理非線性，但對(duì)于帶放大器的傳感器，還應(yīng)包括放大器的非線性。線性誤差曲線可以是凹形曲線，也可以是凸形曲線。
    d. 滯后誤差：在大多數(shù)情形中，滯后誤差*可以忽略不計(jì)，因?yàn)楣杵�具有很高的機(jī)械剛度。一般只需在壓力變化很大的情形中考慮滯后誤差。
    標(biāo)定可消除或*地減小這些誤差，而補(bǔ)償技術(shù)通常要求確定系統(tǒng)實(shí)際傳遞函數(shù)的參數(shù)，而不是簡(jiǎn)單的使用典型值。電位計(jì)、可調(diào)電阻以及其他硬件均可在補(bǔ)償過(guò)程中采用，而軟件則能更靈活地實(shí)現(xiàn)這種誤差補(bǔ)償工作。
    一點(diǎn)標(biāo)定法可通過(guò)消除傳遞函數(shù)零點(diǎn)處的漂移來(lái)補(bǔ)償偏移量誤差，這類標(biāo)定方法稱為自動(dòng)歸零。
    偏移量標(biāo)定通常在零壓力下進(jìn)行，特別是在差動(dòng)傳感器中，因?yàn)樵跇?biāo)稱條件下差動(dòng)壓力通常為 0 。對(duì)于純傳感器，偏移量標(biāo)定則要困難一些，因?yàn)樗�要么需要一個(gè)壓力讀取系統(tǒng)，用以測(cè)量其在環(huán)境大氣壓力條件下的標(biāo)定壓力值，要么需要獲取期望壓力的壓力控制器。
    SICK傳感器的零壓力標(biāo)定非常，因?yàn)闃?biāo)定壓力嚴(yán)格為 0 。另一方面，壓力不為 0 時(shí)的標(biāo)定度取決于壓力控制器或測(cè)量系統(tǒng)的。
    選擇標(biāo)定壓力
    標(biāo)定壓力的選取非常重要，因其決定了的壓力范圍。實(shí)際上，經(jīng)過(guò)標(biāo)定后實(shí)際的偏移量誤差在標(biāo)定點(diǎn)處小并一直保持較小的值。因此，標(biāo)定點(diǎn)必須根據(jù)目標(biāo)壓力范圍加以選擇，而壓力范圍可以不與工作范圍相一致。
    為了將輸出電壓轉(zhuǎn)換為壓力值，由于實(shí)際的靈敏度往往是未知，因此在數(shù)學(xué)模型中通常采用典型靈敏度進(jìn)行單點(diǎn)標(biāo)定。
    紅色曲線表示進(jìn)行偏移量標(biāo)定（ PCAL=0 ）后的誤差曲線，可以發(fā)現(xiàn)誤差曲線相對(duì)于表示標(biāo)定前誤差的黑色曲線產(chǎn)生了垂直偏移。
    這種標(biāo)定方法與一點(diǎn)標(biāo)定法相比要求更為嚴(yán)格，實(shí)現(xiàn)成本也更高。然而與一點(diǎn)標(biāo)定法相比，該方法可顯著提高系統(tǒng)的精度，因?yàn)樵摲椒ú粌H標(biāo)定了偏移量，還標(biāo)定了傳感器的靈敏度。因此在誤差計(jì)算中可以使用靈敏度實(shí)際值，而非典型值。
    SICK傳感器在這里，標(biāo)定是在 0 至 500 兆巴（滿標(biāo)度）條件下進(jìn)行。由于在標(biāo)定點(diǎn)上誤差接近于 0 ，因此為了在期望的壓力范圍內(nèi)得到小的測(cè)量誤差，正確地設(shè)定這些點(diǎn)就顯得尤為重要。某些應(yīng)用中要求在整個(gè)壓力范圍內(nèi)保持較高的度。在這些應(yīng)用中，可以采用多點(diǎn)標(biāo)定法來(lái)得到理想的結(jié)果。在多點(diǎn)標(biāo)定法中，不僅考慮了偏移量和靈敏度誤差，還考慮了大部分的線性誤差，紫紅色曲線所示。這兒用的數(shù)學(xué)模型與每個(gè)標(biāo)定間距（在兩個(gè)標(biāo)定點(diǎn)之間）的兩標(biāo)定*一樣。