壓力傳感器的靈敏度通常會受溫度影響,主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
材料特性改變
許多壓力傳感器的傳感元件是由具有特定物理特性的材料制成,比如金屬材料的彈性模量會隨溫度變化而改變。當溫度升高或降低時,金屬的彈性發(fā)生變化,在受到相同壓力作用下,其形變量就會與常溫狀態(tài)不同,進而影響傳感器將壓力轉(zhuǎn)換為電信號等輸出量的能力,使得靈敏度出現(xiàn)波動。
對于基于半導(dǎo)體材料的壓力傳感器,其壓阻系數(shù)等電學(xué)特性與溫度密切相關(guān)。溫度變化會導(dǎo)致半導(dǎo)體內(nèi)部載流子濃度、遷移率等改變,從而影響其在壓力作用下電阻變化的情況,最終對傳感器的靈敏度產(chǎn)生影響。
熱膨脹效應(yīng)
傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)部件,例如外殼、應(yīng)變片基底等,會因溫度變化產(chǎn)生熱脹冷縮現(xiàn)象。若這些結(jié)構(gòu)部件的熱膨脹系數(shù)不一致,在溫度改變時,可能會引起內(nèi)部應(yīng)力變化,改變應(yīng)變片等傳感元件的受力狀態(tài),致使原本在標準溫度下設(shè)定好的靈敏度發(fā)生改變。例如,當溫度升高使外殼膨脹程度大于應(yīng)變片基底時,會對應(yīng)變片產(chǎn)生額外的應(yīng)力,干擾其正常對壓力產(chǎn)生形變響應(yīng),影響靈敏度的準確性。
零點漂移和滿量程輸出變化
溫度變化容易造成壓力傳感器的零點漂移,也就是在無壓力作用時,輸出信號不再穩(wěn)定在初始設(shè)定的零點值,而是隨溫度波動發(fā)生偏移。這樣一來,當有壓力施加時,以零點為基準去衡量的壓力變化對應(yīng)的輸出信號變化關(guān)系就被打亂,相當于改變了傳感器的靈敏度表現(xiàn)。
同時,滿量程輸出也會受溫度影響,原本在額定溫度下校準好的滿量程對應(yīng)的輸出值,在溫度改變后可能會出現(xiàn)偏差,導(dǎo)致整個量程范圍內(nèi)靈敏度的線性度等指標變差,無法準確按照既定的靈敏度系數(shù)來反映壓力變化情況。
不過,通過采用一些溫度補償技術(shù),比如利用熱敏電阻構(gòu)建溫度補償電路、采用軟件算法進行溫度誤差修正等,可以在很大程度上減小溫度對壓力傳感器靈敏度的影響,使其在不同溫度環(huán)境下仍能保持相對穩(wěn)定的性能。
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