影響SMC壓力傳感器穩(wěn)定性的因素有哪些
SMC壓力傳感器由于未經(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(xiàn)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(xiàn)性，但對(duì)于帶放大器的傳感器，還應(yīng)包括放大器的非線(xiàn)性。線(xiàn)性誤差曲線(xiàn)可以是凹形曲線(xiàn)，也可以是凸形曲線(xiàn)。
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哂泻芨叩臋C(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(lèi)標(biāo)定方法稱(chēng)為自動(dòng)歸零。
SMC壓力傳感器偏移量標(biāo)定則要困難一些，因?yàn)樗葱枰粋€(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。
SMC壓力傳感器的零壓力標(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
SMC壓力傳感器不穩(wěn)定輸出的信號(hào)就會(huì)有誤，給使用者帶來(lái)不便，因此，要提高穩(wěn)定性就要從源頭開(kāi)始控制，掌握影響穩(wěn)定性的基本因素，盡力避免影響，然而影響測(cè)力傳感器穩(wěn)定性的因素有很多，具體都有哪些呢？這就是我們今天要講的重點(diǎn)了，下面一起來(lái)看看。
（1）SMC壓力傳感器的結(jié)構(gòu)，這和結(jié)構(gòu)有什么緊密關(guān)聯(lián)呢？先我們要知道傳感器的彈性元件、外殼、膜片以及上壓頭、下壓墊的設(shè)計(jì)，要保證受載后在結(jié)構(gòu)上不產(chǎn)生波動(dòng)，或波動(dòng)很小，這就要在設(shè)計(jì)的時(shí)候，盡量做到應(yīng)變區(qū)受力單一了，應(yīng)力均勻一致，貼片部位可以是平面，因此在結(jié)構(gòu)上，就要保證一定抗偏心載荷的能力，安裝遠(yuǎn)離應(yīng)變區(qū)，測(cè)量時(shí)應(yīng)避免載荷支承點(diǎn)的位移。盡管測(cè)力傳感器屬于裝配制造產(chǎn)品，但為了保證具有較佳技術(shù)和長(zhǎng)期穩(wěn)定性，盡可能將它設(shè)計(jì)成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。
（2）電阻應(yīng)變計(jì)應(yīng)具有較佳，要求靈敏系數(shù)穩(wěn)定性好，熱輸出小，機(jī)械滯后和蠕變小，應(yīng)變量為1000×10-6時(shí)疲勞壽命可達(dá)108，電阻值偏差小，批次質(zhì)量均一性好等。應(yīng)變粘結(jié)劑應(yīng)具有粘結(jié)強(qiáng)度大，抗剪強(qiáng)度高；彈性模量較大且穩(wěn)定；電絕緣好；具有與彈性元件相同或相近的熱膨脹系數(shù)；蠕變和滯后?。还袒瘯r(shí)膠層體積收縮小等。粘貼電阻應(yīng)變計(jì)時(shí)一定要嚴(yán)格控制膠層厚度，因?yàn)檎辰Y(jié)強(qiáng)度隨膠層厚度的增加而降低。
（3）彈性元件的金屬材料，可不要小瞧它，它對(duì)測(cè)力傳感器的綜合和長(zhǎng)期穩(wěn)定性起關(guān)鍵作用。所以應(yīng)選擇強(qiáng)度極限和彈性極限高，彈性模量的時(shí)間、溫度穩(wěn)定性好，彈性滯后小，機(jī)械加工和熱處理產(chǎn)生的殘余應(yīng)力小的材料。有資料表明:只要材料淬火后的塑性好，它在機(jī)械加工和熱處理后的殘余應(yīng)力就小。還要特別重視彈性模量隨時(shí)間的穩(wěn)定性，要求在SMC壓力傳感器使用壽命期間內(nèi)材料的彈性模具不發(fā)生變化。
（4）彈性元件在機(jī)械加工過(guò)程中，由于表面變形的不均勻產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力，切削用量越大，殘余應(yīng)力就越大，磨削加工產(chǎn)生的殘余應(yīng)力大。因此應(yīng)制訂合理的加工工藝和規(guī)定適當(dāng)?shù)那邢饔昧?。彈性元件在熱處理過(guò)程中，由于冷卻溫度不均勻和金屬材料相變等原因，在芯部和表層產(chǎn)生方向不同的殘余應(yīng)力，其芯部為拉應(yīng)力，表層為壓應(yīng)力。必須通過(guò)回火處理工藝，在其內(nèi)部產(chǎn)生方向相反的應(yīng)力，與殘余應(yīng)力相互抵消，減少殘余應(yīng)力的影響。
這是一輛后加裝的胎壓監(jiān)測(cè)，只需要傳感器擰到氣門(mén)嘴上就可以了，缺點(diǎn)非常明顯，容易被盜。無(wú)論內(nèi)置外置原理都不復(fù)雜，傳感器將胎壓數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線(xiàn)信號(hào)發(fā)送給接收器，然后通過(guò)顯示屏顯示出來(lái)。
SMC壓力傳感器更換電池要麻煩很多，因?yàn)樗谳喬ダ锩?，避免了風(fēng)吹雨淋日曬，使用壽命要長(zhǎng)很多。電池的使用壽命也可達(dá)到5年左右。所以我們建議大家后加裝時(shí)，盡量選購(gòu)內(nèi)置傳感器。下圖是其它其車(chē)型的內(nèi)置傳感器。
SMC壓力傳感器為什么原車(chē)胎壓監(jiān)測(cè)的電池可以用8-10年呢，主要是工作原理不一樣。原車(chē)的一般是車(chē)輛靜止30分鐘后，胎壓傳感器處于休眠狀態(tài)，當(dāng)車(chē)輛速度超過(guò)30KM/小時(shí)，傳感器每分鐘發(fā)送一次信號(hào)到接收器，發(fā)射頻率在433左右，而后加裝的胎壓傳感器只要輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)就會(huì)每隔5秒左右發(fā)射一次信號(hào)。對(duì)于行車(chē)安全性而言，當(dāng)然信號(hào)發(fā)送間隔時(shí)間越短越好。但是輪胎漏氣一般都是慢漏氣，如果是爆胎，瞬間漏氣，胎壓傳感器起不到任何作用。所以發(fā)送間隔時(shí)間1分鐘是合理的，這樣可以大幅提高電池使用壽命。
后說(shuō)一下原車(chē)配備的胎壓傳感器的工作原理，胎壓傳感器信號(hào)通過(guò)發(fā)送433赫茲的無(wú)線(xiàn)信號(hào)給天線(xiàn)接收器，接收器通過(guò)中速CAN線(xiàn)將胎壓數(shù)據(jù)發(fā)送網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)再通過(guò)高速CAN將信號(hào)發(fā)送到車(chē)身控制電腦BCM，與BCM預(yù)設(shè)胎壓數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，如果胎壓過(guò)低，BCM會(huì)通過(guò)高速CAN經(jīng)過(guò)網(wǎng)關(guān)發(fā)送信號(hào)到儀表，顯示胎壓過(guò)低。
SMC壓力傳感器主要有偏移量誤差、靈敏度誤差、線(xiàn)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)上傳感器種類(lèi)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(mǎn)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。
偏移量、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。
該傳感器通常與微控制器結(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。
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)備高出少 10 倍的儀器作為測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。

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