溫度對電子壓力計(jì)誤差的影響

摘要：分析了溫度對壓力計(jì)誤差的影響，多數(shù)壓力計(jì)常溫下正向誤差較大，在加溫狀態(tài)下，負(fù)向誤差較大。結(jié)果表明，通過不同溫度下對不同型號的電子壓力計(jì)檢定，發(fā)現(xiàn)壓力計(jì)的誤差并不是與溫度成正比關(guān)系，目前電子壓力計(jì)對溫度漂移的抑制非常好。

關(guān)鍵詞：溫度；壓力計(jì)誤差；影響

1 電子壓力計(jì)電路組成

由單片機(jī)、壓力傳感器、放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、存儲器等組成，多數(shù)壓力計(jì)還組合了溫度測試功能。電子壓力計(jì)的主要部件都是由電子器件和電路組成的。溫度傳感器一壓力傳感器一A/D轉(zhuǎn)換一放大電路一處理、運(yùn)算一存儲。

2 溫度對電子器件的影響

在使用電容器時(shí)，應(yīng)充分考慮到溫度對電容的影響，應(yīng)盡量使電容在20℃左右的條件下工作，避免溫度對電容諸多參數(shù)的影響。一般的電容，大多數(shù)是正溫度系數(shù)，即溫度上升了容量變大。陶瓷電容一般是負(fù)溫度系數(shù)，溫度升高容量變小。所以，溫度對不同導(dǎo)體的電阻影響是不同的。

2.1溫度對電阻的影響

（1）溫度升高。溫度升高后：玻璃電阻下降變成導(dǎo)體。銅、鐵類的導(dǎo)體由于溫度升高，電阻增加，導(dǎo)電性能下降。但對于碳（石墨）卻相反.石墨在溫度升高后，電阻也變小，變成良導(dǎo)體。

（2）溫度下降。當(dāng)溫度下降到超低的時(shí)候，陶瓷會變成超導(dǎo)體。

（3）當(dāng)溫度下降，銅鐵類導(dǎo)體的導(dǎo)電性能會上升。某些物質(zhì)溫度降低到一定溫度時(shí)，電阻就變?yōu)榱悖@是超導(dǎo)現(xiàn)象。

2.2溫度對電容的影響

電容器在溫度變高時(shí)電容量可以變低也可以變高。

（1）溫度與電容的壽命。一般情況下，電容的壽命隨溫度的升高而縮短，最明顯的是電解電容器。一個(gè)極限工作溫度為85℃的電解電容器，在溫度為20℃的條件下工作時(shí)，一般情況可以保證181019小時(shí)的正常工作時(shí)間；而在極限溫度85℃的條件下工作時(shí)，一般情況僅僅可以保證2000小時(shí)的正常工作時(shí)間。所以，在設(shè)計(jì)電路時(shí)，應(yīng)注意此情況。

（2）溫度與電容的損耗角正切值。任何電容器都有一個(gè)損耗角正切值，即電容器的損耗。一般情況下正切值是隨溫度的升高而增加的。例如CC10型超高頻瓷介電容的損耗角正切值，在正常溫度下（20℃±5℃）為0.0012，在正極限溫度下（85℃），卻為0.0018。可以看出，受溫度的影響是較大的。

（3）溫度與電容的絕緣電阻。一般情況下，電容的絕緣電阻隨溫度的升高而降低，絕緣電阻的降低又將導(dǎo)致電容的漏電流增大。

（4）溫度與電容的容量。電容的溫度系數(shù)是指電容的容量隨溫度的變化而變化。在設(shè)計(jì)精密電容定時(shí)電路和由電容決定頻率的振蕩電路時(shí)，應(yīng)該充分考慮到溫度對電容容量的影響，否則，所設(shè)計(jì)的電容定時(shí)電路就會定時(shí)不準(zhǔn)確；振蕩電路的振蕩頻率就會隨溫度的變化而變化。

2.3溫度對二極管、三極管的影響

當(dāng)溫度升高時(shí)，二極管反向漏電電流、三極管截止電流會增大，當(dāng)溫度降低時(shí)，他們的導(dǎo)電性能會降低。組成電子壓力計(jì)的電子器件和電路的參數(shù)必然受到溫度的影響，最終影響壓力測試的準(zhǔn)確性。壓力計(jì)校準(zhǔn)采用不同的溫度點(diǎn)是很有必要的。壓力計(jì)抑制溫度漂移采取的措施：采用技術(shù)參數(shù)隨溫度變化小的器件和采用熱敏電阻。在集成運(yùn)放電路中采用負(fù)反饋電路，利用軟件校正溫度漂移，傳感器采用電橋與熱敏電阻相結(jié)合抑制溫度漂移。

不同溫度下壓力計(jì)的誤差表現(xiàn)

3 壓力傳感器的靜態(tài)特性

（1）遲滯（遲滯誤差）H。傳感器在正（輸入量增加）、反（輸入量減少）行程中，輸入輸出曲線不重合的程度。對應(yīng)于同一輸入量，它的輸出量值有差別。遲滯可用傳感器最大正反差值與滿量程輸出的百分比來表示。

（2）溫度對壓力計(jì)誤差的影響。任意選取不同型號、不同精度、經(jīng)校準(zhǔn)合格的壓力計(jì)2支，選取3個(gè)溫度點(diǎn)、10個(gè)以上壓力校準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行示值誤差校準(zhǔn)。型號為JF1201高精度3056號壓力計(jì)三個(gè)溫度點(diǎn)下的壓力誤差曲線圖，20℃、50℃、80℃壓力誤差曲線形態(tài)相似，壓力誤差分布范圍相同，溫度對其沒有多大影響。

型號為JF1201高精度3163號壓力計(jì)三個(gè)校準(zhǔn)溫度點(diǎn)下第一循環(huán)的壓力誤差曲線圖，這說明溫度對其也沒有太大影響。型號為JFP-T600.2級3021號壓力計(jì)三個(gè)溫度點(diǎn)下第一循環(huán)的壓力誤差曲線圖，壓力誤差受溫度影響較大，但常溫下其誤差達(dá)到正向最大。對于型號為MPS2000A0.2級壓力計(jì)來說，正誤差最大的是20℃時(shí)誤差，而負(fù)向誤差最大的是50℃時(shí)的誤差。對于雙通道賭賽式壓力計(jì)來說，其誤差曲線受溫度影響不是十分明顯，20℃的正向誤差最大，而負(fù)向最大誤差則分別被20℃、50℃、80℃的誤差占有。

溫度不是影響誤差大小的絕對因素，壓力計(jì)的型號起決定作用。傳感器的選擇、電路的設(shè)計(jì)加工以及軟件的編制對誤差起主要作用，最關(guān)鍵的是傳感器的選擇。高精度的JF1201型號壓力計(jì)非常穩(wěn)定，其誤差曲線幾乎與溫度無關(guān)。其它型號壓力計(jì)的誤差曲線受溫度的影響有大有小。多數(shù)壓力計(jì)常溫下正向誤差較大，在加溫狀態(tài)下，負(fù)向誤差較大。而常溫下的最大誤差可以覆蓋其它溫度下最大誤差的絕對值。

4 結(jié)束語

由壓力計(jì)的遲滯誤差可以明顯地看出壓力計(jì)誤差的分布情況，對壓力計(jì)傳感器和電路性能分析非常直觀，電子器件在極限溫度附近其壽命會大大縮短。建議在壓力計(jì)校準(zhǔn)中增加遲滯曲線項(xiàng)目。在常規(guī)（2個(gè)月校準(zhǔn)一次）校準(zhǔn)中只做常溫校準(zhǔn)，每年做一次加溫校準(zhǔn)，新購買的儀器可以連續(xù)做3個(gè)周期的加溫校準(zhǔn)，壓力計(jì)校準(zhǔn)時(shí)盡量減少在耐溫指標(biāo)附近的溫度加溫，提高壓力計(jì)使用壽命，減少檢測設(shè)備的故障率。

作者簡介：寇柳娟，身份證號碼：411081197708054563endprint