影响SMC压力传感器稳定性的因素有哪些
时间:2022-03-09 阅读:278
影响SMC压力传感器稳定性的因素有哪些
SMC压力传感器由于未经标定的系统只能使用典型的灵敏度和偏移值将输出电压转换为压力,测得的压力将产生如图 1 所示的误差。
这种未经标定的初始误差由以下几个部分组成:
a. 偏移量误差。由于在整个压力范围内垂直偏移保持恒定,因此变换器扩散和激光调节修正的变化将产生偏移量误差。
b. 灵敏度误差,产生误差大小与压力成正比。如果设备的灵敏度高于典型值,灵敏度误差将是压力的递增函数。如果灵敏度低于典型值,那么灵敏度误差将是压力的递减函数。该误差的产生原因在于扩散过程的变化。
c. 线性误差。这是一个对初始误差影响较小的因素,该误差的产生原因在于硅片的物理非线性,但对于带放大器的传感器,还应包括放大器的非线性。线性误差曲线可以是凹形曲线,也可以是凸形曲线。
d. 滞后误差:在大多数情形中,滞后误差*可以忽略不计,因为硅片具有很高的机械刚度。一般只需在压力变化很大的情形中考虑滞后误差。
标定可消除或地减小这些误差,而补偿技术通常要求确定系统实际传递函数的参数,而不是简单的使用典型值。电位计、可调电阻以及其他硬件均可在补偿过程中采用,而软件则能更灵活地实现这种误差补偿工作。
一点标定法可通过消除传递函数零点处的漂移来补偿偏移量误差,这类标定方法称为自动归零。
SMC压力传感器偏移量标定则要困难一些,因为它要么需要一个压力读取系统,用以测量其在环境大气压力条件下的标定压力值,要么需要获取期望压力的压力控制器。
SMC压力传感器的零压力标定非常,因为标定压力严格为 0 。另一方面,压力不为 0 时的标定度取决于压力控制器或测量系统的。
选择标定压力
SMC压力传感器不稳定输出的信号就会有误,给使用者带来不便,因此,要提高稳定性就要从源头开始控制,掌握影响稳定性的基本因素,尽力避免影响,然而影响测力传感器稳定性的因素有很多,具体都有哪些呢?这就是我们今天要讲的重点了,下面一起来看看。
(1)SMC压力传感器的结构,这和结构有什么紧密关联呢?先我们要知道传感器的弹性元件、外壳、膜片以及上压头、下压垫的设计,要保证受载后在结构上不产生波动,或波动很小,这就要在设计的时候,尽量做到应变区受力单一了,应力均匀一致,贴片部位可以是平面,因此在结构上,就要保证一定抗偏心载荷的能力,安装远离应变区,测量时应避免载荷支承点的位移。尽管测力传感器属于装配制造产品,但为了保证具有较佳技术和*稳定性,尽可能将它设计成一个整体结构。
(2)电阻应变计应具有较佳,要求灵敏系数稳定性好,热输出小,机械滞后和蠕变小,应变量为1000×10-6时疲劳寿命可达108,电阻值偏差小,批次质量均一性好等。应变粘结剂应具有粘结强度大,抗剪强度高;弹性模量较大且稳定;电绝缘好;具有与弹性元件相同或相近的热膨胀系数;蠕变和滞后小;固化时胶层体积收缩小等。粘贴电阻应变计时一定要严格控制胶层厚度,因为粘结强度随胶层厚度的增加而降低。
(3)弹性元件的金属材料,可不要小瞧它,它对测力传感器的综合和*稳定性起关键作用。所以应选择强度极限和弹性极限高,弹性模量的时间、温度稳定性好,弹性滞后小,机械加工和热处理产生的残余应力小的材料。有资料表明:只要材料淬火后的塑性好,它在机械加工和热处理后的残余应力就小。还要特别重视弹性模量随时间的稳定性,要求在SMC压力传感器使用寿命期间内材料的弹性模具不发生变化。
(4)弹性元件在机械加工过程中,由于表面变形的不均匀产生较大的残余应力,切削用量越大,残余应力就越大,磨削加工产生的残余应力大。因此应制订合理的加工工艺和规定适当的切削用量。弹性元件在热处理过程中,由于冷却温度不均匀和金属材料相变等原因,在芯部和表层产生方向不同的残余应力,其芯部为拉应力,表层为压应力。必须通过回火处理工艺,在其内部产生方向相反的应力,与残余应力相互抵消,减少残余应力的影响。
这是一辆后加装的胎压监测,只需要传感器拧到气门嘴上就可以了,缺点非常明显,容易被盗。无论内置外置原理都不复杂,传感器将胎压数据通过无线信号发送给接收器,然后通过显示屏显示出来。
SMC压力传感器更换电池要麻烦很多,因为它在轮胎里面,避免了风吹雨淋日晒,使用寿命要长很多。电池的使用寿命也可达到5年左右。所以我们建议大家后加装时,尽量选购内置传感器。下图是其它其车型的内置传感器。
SMC压力传感器为什么原车胎压监测的电池可以用8-10年呢,主要是工作原理不一样。原车的一般是车辆静止30分钟后,胎压传感器处于休眠状态,当车辆速度超过30KM/小时,传感器每分钟发送一次信号到接收器,发射频率在433左右,而后加装的胎压传感器只要轮胎转动就会每隔5秒左右发射一次信号。对于行车安全性而言,当然信号发送间隔时间越短越好。但是轮胎漏气一般都是慢漏气,如果是爆胎,瞬间漏气,胎压传感器起不到任何作用。所以发送间隔时间1分钟是合理的,这样可以大幅提高电池使用寿命。
后说一下原车配备的胎压传感器的工作原理,胎压传感器信号通过发送433赫兹的无线信号给天线接收器,接收器通过中速CAN线将胎压数据发送网关,网关再通过高速CAN将信号发送到车身控制电脑BCM,与BCM预设胎压数据进行对比,如果胎压过低,BCM会通过高速CAN经过网关发送信号到仪表,显示胎压过低。
SMC压力传感器主要有偏移量误差、灵敏度误差、线性误差和滞后误差,本文将介绍这四种误差产生的机理和对测试结果的影响,同时将介绍为提高测量精度的压力标定方法以及应用实例。
目前市场上传感器种类丰富多样,这使得设计工程师可以选择系统所需的压力传感器。这些传感器既包括基本的变换器,也包括更为复杂的带有片上电路的高集成度传感器。由于存在这些差异,设计工程师必须尽可能够补偿压力传感器的测量误差,这是保证传感器满足设计和应用要求的重要步骤。在某些情况下,补偿还能提高传感器在应用中的整体。
偏移量、范围标定以及温度补偿均可以通过薄膜电阻网络实现,这种薄膜电阻网络在封装过程中采用激光修正。
该传感器通常与微控制器结合使用,而微控制器的嵌入软件本身建立了传感器数学模型。微控制器读取了输出电压后,通过模数转换器的变换,该模型可以将电压量转换为压力测量值。
传感器简单的数学模型即为传递函数。该模型可在整个标定过程中进行优化,并且模型的成熟度将随标定点的增加而增加。
从计量学的角度看,测量误差具有相当严格的定义:它表征了测量压力与实际压力之间的差异。而通常无法直接得到实际压力,但可以通过采用适当的压力标准加以估计,计量人员通常采用那些精度比被测设备高出少 10 倍的仪器作为测量标准。
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