采用溫度誤差來確定測量誤差，是機(jī)械量傳感器的重要特性之一。所以，這一數(shù)值總是屬于此類傳感器的重要參數(shù)之一。絕大多數(shù)+γ%/℃（或+γ%/10℃）。在國際電工委員會的正式文件中，也建議采用這種方式來補(bǔ)償溫度誤差，緊隨其后的是俄羅斯國家標(biāo)準(zhǔn)。

本文主要探討采用此種方法對機(jī)械量傳感器的溫度誤差進(jìn)行補(bǔ)償?shù)娜秉c。這種缺點在半導(dǎo)體式應(yīng)變電阻傳感器上表現(xiàn)得尤為明顯。現(xiàn)在被廣為使用的壓力、力矩和運動參數(shù)等傳感器中，采用半導(dǎo)體式應(yīng)變電阻原理的占了絕大多數(shù)。我們以在俄羅斯使用最為廣泛的異質(zhì)外延式“硅藍(lán)寶石”結(jié)構(gòu)的應(yīng)變電阻式壓力傳感器為例，來做具體說明。

首先，只有在傳感器輸出信號與溫度之間的關(guān)系呈線性時，所給出的補(bǔ)償方法才有意義。但是，只有應(yīng)變電阻工作在溫度范圍很窄的傳感器，其輸出信號的溫度曲線才可接近符合精度要求的線性。對于半導(dǎo)體來說，與溫度相關(guān)的參數(shù)的非線性特征非常明顯。而半導(dǎo)體式應(yīng)變電阻傳感器的輸出信號，通常來說，與溫度呈非常明顯的非線性特征，尤其是在很寬的溫度范圍下。.

其次，所給出的補(bǔ)償方法誤導(dǎo)了用戶，導(dǎo)致他們將實際誤差擴(kuò)大一倍。因為如果傳感器輸出信號的溫度曲線呈線性，則這一曲線的斜率必然帶有特定的標(biāo)識，也就是說，該信號或者隨溫度衰減，或者隨溫度增加。采用%/℃的方法，并給出一定的范圍及標(biāo)識，對溫度誤差進(jìn)行補(bǔ)償，用戶可以在某個特定的溫度范圍內(nèi)，對壓力誤差進(jìn)行實際評價并計算出測量誤差；但是，如果標(biāo)識不確定，則測量的不確定性也隨之大幅增長。

當(dāng)溫度增加時，被測壓力（與傳感器的輸出信號成正比）線性下降。此時，在已知溫度T測下，用戶可以計算出溫度誤差，并將傳感器的被測壓力P測換算為實際壓力Pn。Pn是在“正?！保ㄊ覝兀囟萒n下根據(jù)下式計算出來的：

Рn = Р測–  g*(Т測– Тn)，             (1)

其中，g為Р(Т)的曲線斜率（g < 0）。當(dāng)然，在這種情況下，至少還保留了用來計算傳感器基本誤差的實際壓力的不確定性。

如果溫度誤差的標(biāo)識不確定的話，則完全是另外一種情況。此時，即使測量溫度已知，就是在不考慮傳感器基本誤差的情況下，也形成了被測壓力的不確定性ΔР = (Рn1– Рn2)。

當(dāng)然，如果測量溫度未知，知道的僅是該溫度大約處于溫度的工作間隔區(qū)域（Tmax-Tmin）內(nèi)，則壓力測量的不確定性結(jié)果為：

ΔРм= (Р2– Р1) =  |g|*(Тmax– Тmin)                   (2)

ΔРм之所以在曲線之外，原因就在于是否知道斜率系數(shù)的標(biāo)識為直線Р(Т)。

讓我們看一下應(yīng)變傳感器輸出信號的非線性溫度曲線的情況。比如，基于硅藍(lán)寶石原理的壓力傳感器，是用非熱敏電阻電路對溫度漂移進(jìn)行補(bǔ)償?shù)模敵鲂盘柵c溫度之間的關(guān)系呈拋物線型。擴(kuò)散硅或值入式應(yīng)變電阻式傳感器也具有類似的曲線。相應(yīng)的，如果不在電路上采取專門的措施（比如智能電路）進(jìn)行補(bǔ)充修正的話，則使用此類傳感器所測得的壓力（與輸出信號成正比）與溫度之間也必然呈非線性關(guān)系。在這種情況下，按照標(biāo)準(zhǔn)文件的規(guī)定，如果要采用線性系數(shù)對溫度誤差進(jìn)行補(bǔ)償，必須要給出相對于拋物線的斜率+γmax的最大絕對值（。也就是說，在工作溫度范圍Tmax…Tmin之間的總的溫度補(bǔ)償誤差，是按照下式確定的）：

ΔРn= (Р2– Р1) =  |gmax|*(Тmax– Тmin).                  (3)

顯而易見，所得到的誤差值大大超過了實際總溫度誤差

ΔР實際= (Рn– Рmin).                  (4)

由此可以看出，在傳感器輸出信號的溫度曲線呈非線性的情況下，采用測量線性溫度系數(shù)γ的方式對溫度誤差進(jìn)行補(bǔ)償是沒有意義的，因為在工作溫度范圍內(nèi)線性溫度系數(shù)既有量的變化，也有標(biāo)識的變化（其中包括通過零點）。而根據(jù)現(xiàn)行規(guī)定，在使用說明書中必須注明γ的最大值（絕對值）。

正是由于這種原因，變送器作為對補(bǔ)充溫度誤差進(jìn)行補(bǔ)償?shù)拇胧?，在實際工作溫度范圍ΔР實際內(nèi)對溫度誤差區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)償。這一溫度范圍在變送器的合格證中也被列出。必須指出，國家標(biāo)準(zhǔn)化委員會完全認(rèn)可這種方法，并且已被俄羅斯聯(lián)邦國家登記委員會承認(rèn)。С通過對溫度誤差區(qū)域進(jìn)行測量，從而得出溫度誤差的方法（與線性溫度系數(shù)一起），也被一些國家的標(biāo)準(zhǔn)所允許。

必須還要提到以下幾點。首先，輸出信號的溫度曲線近似于拋物線的變送器，當(dāng)在“正常”溫度Tn下進(jìn)行標(biāo)定并確定其基本誤差時，溫度誤差區(qū)域達(dá)到最小，處于工作溫度范圍（即對輸出信號進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)姆秶┑闹虚g段。

其次，如果縮短工作溫度范圍，且溫度曲線也呈線性，則總的溫度誤差也會線性降低。但在拋物線關(guān)系下，這一誤差會平方根式降低，比如，在對稱縮短工作溫度范圍一半的情況下（比如，從-40…+80℃降低到-10…+50℃），溫度誤差范圍會減少四分之三。這樣，就可以在不使用復(fù)雜電路的前提下，制造出在某一限定溫度段內(nèi)工作的高精度變送器。在0-40℃的溫度范圍內(nèi)，采用電阻式溫補(bǔ)電路的溫度變送器，其典型溫度誤差區(qū)域不超過0.5%。

第三，如果用來確定變送器基本誤差的“正?！睖囟龋ㄍǔ槭覝兀?，不處于溫度補(bǔ)償?shù)闹行狞c，則忽略測量誤差的溫度關(guān)系非線性會導(dǎo)致補(bǔ)充溫度誤差值的不正確體現(xiàn)。在-40…+120℃之間對壓力變送器進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)那闆r。如果在室溫下(~20℃)以及在溫度范圍內(nèi)的極限溫度點進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)測量，確定補(bǔ)充溫度誤差的話，則在低溫度區(qū)域按絕對值計算的溫度誤差線性系數(shù)，大大高于高溫度，雖然誤差的實際溫度曲線對稱分布于溫度補(bǔ)償區(qū)域的中心點。

同樣，也無法保證在中心點不吻合的情況下，在兩個溫度范圍內(nèi)，同時使溫度測量誤差達(dá)到最低化。因為如果最小溫度誤差是在溫度補(bǔ)償區(qū)域的中心點的話，那么，在偏離中心點的那段溫度范圍內(nèi)的溫度誤差，必然總是要比在該溫度區(qū)域內(nèi)進(jìn)行溫補(bǔ)高一些，

鑒于以上所述，更加證明，采用線性溫度系數(shù)對高溫壓力變送器進(jìn)行溫度誤差補(bǔ)償是不合適的（僅就它們的輸出信號的實際溫度曲線無法用線性法則來描述而言）。另外，在對高溫壓力變送器進(jìn)行溫度補(bǔ)償和補(bǔ)充誤差補(bǔ)償時，還有一個問題。

眾所周知，在高溫流程（300或400℃以內(nèi)）下測量液體或氣體介質(zhì)的壓力，是在由工藝技術(shù)所決定的某一特定溫度T特定下實現(xiàn)的。顯然，如果在T特定溫度下對變送器進(jìn)行標(biāo)定（確定基本測量誤差），并在T特定附近的幾個溫度范圍內(nèi)進(jìn)行溫度補(bǔ)償，則此時測量誤差肯定為最小。以后的定期檢定也最好要在T特定溫度下進(jìn)行。但是，無論是在用戶處，還是在國家標(biāo)準(zhǔn)化委員會的實驗室里，都幾乎無法這樣做。而如果在室溫下對高溫變送器進(jìn)行標(biāo)定，則其在工作溫度下的誤差會大幅度升高。

在室溫Tk下進(jìn)行定期檢定時（室溫的變化不要超過1-2℃），在必要的情況下，可借助于“零點”和“范圍”調(diào)節(jié)按鈕設(shè)置Iok（或Ipk）以及Imk值。檢查變送器的非線性和偏差，如果與合格證上登記的數(shù)據(jù)相符，則可以用來測量高溫介質(zhì)的壓力，其精度由基本誤差量規(guī)定（當(dāng)Tn與T特定接近時），或者不超出溫度誤差范圍的寬度(當(dāng) Т特定€ [Тn-50℃, Тn+50℃]時)。

最后應(yīng)該指出，根據(jù)用戶的意愿，在合格證中還可以注明在室溫下和溫度補(bǔ)償范圍極限點測得的變送器輸出信號在零壓力和最大壓力下的具體數(shù)值，從而使用戶在被測介質(zhì)溫度已知的前提下，可以考慮到壓力測量的補(bǔ)充溫度誤差，并極大的提高測量精度。

綜上所述，對于在很寬的溫度范圍內(nèi)工作的機(jī)械量式應(yīng)變電阻傳感器來說，如采用線性溫度系數(shù)對補(bǔ)充溫度誤差進(jìn)行補(bǔ)償，會導(dǎo)致測量結(jié)果出現(xiàn)非常大的失真。正確的做法應(yīng)是在傳感器的溫度補(bǔ)償間隔內(nèi)對溫度誤差進(jìn)行補(bǔ)償。這對于輸出信號的溫度曲線為非線性的半導(dǎo)體式應(yīng)變電阻傳感器來說，尤為重要。本文源自澤天傳感，轉(zhuǎn)載請保留出處。