系統中組件（包括壓力傳感器）的選擇受價格效率的顯著影響。 如果組件完全適合應用程序而不增加不相關的成本或價值，那么就有可能獲得最佳結果。 對各種傳感器模塊配置的研究導致發現了一種無補償配置——沒有信號調節和任何偏移量和跨度熱偏移校正的壓力傳感器——可以提供最佳性價比選擇。

通常，未補償傳感器的優點如下：

靈敏度/電平、線性度、遲滯的良好信號

更快的信號轉換

節省信號調理成本

低電壓能力，能耗低

高靈敏度/分辨率

逐步分析您的應用程序和要求的方法將有助于做出適當的決定。

第 1 步：傳感器周圍檢查

在大多數情況下，電路中提供數字或 A/D 輸入。 如果該功能已經存在，則在補償傳感器中再次支付費用，特別是如果現有輸入已經提供了更高的分辨率并且不需要轉換時間。 在很多情況下，即使在低壓下，未補償的輸出信號也足夠高。 例如，在 1 psi 下，裸片可在 40 Vdc 下提供 5 mV 的大量輸出（見圖 1）。

圖 1. Merit Sensor J 系列（1..300 psi 量程）傳遞函數。

能夠在最低 1.0 Vdc 的極低電源電壓下工作是未補償配置的另一個特點。 這增加了快速上電時間、低自熱效應和低功耗等額外優勢，例如，在電池驅動的應用中都必須考慮這些。

第 2 步：定義限制

定義信號精度要求很重要。 由于未補償信號來自未經補償的裸芯片，因此在計算最終誤差時應考慮許多參數，包括 TCS（靈敏度溫度系數）、TCO（偏移溫度系數）、靈敏度和線性度。

靈敏度 (mV/V) 值決定調節器的前端（微處理器或微控制器）是否正常工作。 它定義了測量的分辨率，以及可用的位（A/D 轉換器）。 由于卓越的信噪比，可以毫無困難地使用高達 16 位的 A/D 轉換器。 但是，由于裸芯片具有靈敏度分布，因此需要進行信號校準。 一批次與另一批次的典型靈敏度值相差 +/-10%，同一批次和晶圓內的偏差在 5% 以內。

信號誤差直接受線性度影響。 根據 MEMS 信號特性，如果最終精度要求嚴格，可以很容易地對其進行補償。 通常，基于最佳擬合直線的壓力范圍中點的非線性誤差通常小于 0.2%（見圖 2）。 通過引入第三個壓力點，可以補償非線性誤差以達到優于 0.2% 的水平。

圖 2. 通過添加第三個壓力點，可以補償非線性誤差以達到優于 0.2% 的水平。

可重復性和遲滯通常小于 0.05%，這兩個參數來自 MEMS 裸片，無法補償。 這兩個參數的影響通常是微不足道的，因為它與整體精度規范有關。

在固定溫度下，補償 MEMS 元件時應考慮以下誤差：

+/- 偏移量：零點壓力校準 1 點

+/- 信號（擴展）：2 點壓力校準

+/- 線性度：3 點壓力校準

+/- 遲滯/重復性：典型誤差小于 0.05%

完成誤差計算所需的另一個關鍵參數是工作溫度。 應計算熱誤差以確定是否需要溫度補償。 下面給出的示例演示了溫度誤差為 0 至 +50 °C 的簡單情況。

示例：溫度范圍：0 至 +50 °C 相對于環境溫度 (25 °C)，最大增量為：50-25 = 25 °C

最大限度。 失調漂移 (TCO)：+/- 0.25% FS/ °C * 25 °C = +/- 6.25% FS

最大限度。 量程漂移 (TCS)：-2200 ppm = -0.22% FS/ °C * 25 °C = -5.5% FS

總溫度漂移誤差：+6.25% FS/°C，-13.25% FS/°C（最壞情況）

請注意：TCS 始終為負，并且可以使用定義的算法作為至少一半值的固定值進行補償。

如果需要溫度補償，那么有幾個基本選項可以幫助實現一個人的精度要求。

第 3 步：校準/補償過程

根據請求的誤差計算和校準，下一步是定義是否可以執行請求的過程以及將在何處執行。 溫度補償和壓力校準對制造過程有不同的影響。 在任何一種情況下，這兩個步驟都可以在制造過程中外包或在內部執行。

由于制造現場可能已經進行了壓力測試，因此該步驟可用于壓力校準。 相比之下，溫度補償需要特定的設備和專業知識。 未補償的傳感器需要準確穩定的溫度管理，以確保持續安全的補償過程。 這通常需要處理時間和對傳感器加壓的簡單方法，例如，如果必須補償量程熱偏移。

總結

如果定義了所需的精度和確切的工作溫度限制，開發人員將能夠在補償傳感器和未補償傳感器之間做出正確的決定。 MEMS 傳感器具有重要的 TCS 和 TCO，這可能導致實施溫度補償的決定，這在某些情況下會產生高昂的成本。

然而，如果總誤差在預期精度范圍內，則簡單的一個壓力點校準與一個溫度補償相結合可確保高分辨率、快速響應時間、低功耗并最終降低成本。

應用

未補償傳感器Merit 的壓力范圍廣泛，從 10 mbar 到 35 bar，可用于測量空氣和非腐蝕性液體和氣體。 溫度范圍很寬，這使得這些部件非常適合許多應用。 自動貼片機處理封裝，同樣可以使用無鉛回流焊工藝進行焊接。

由于醫療領域的溫度范圍較窄（0 至 50 °C），未補償傳感器在血壓監測器、充氣設備、醫院氣體、真空監測和液體壓力、空氣/流量（呼吸器）測量等應用中表現良好.

對于消費和工業行業，許多具有中等到擴展溫度范圍的應用（例如水壓監測、建筑物/潔凈室壓力監測和過濾器阻塞檢測）都使用未補償傳感器，因為壓力和溫度校準已納入最終產品中。

審核編輯：郭婷