MEAS M3200模擬傳感器和數(shù)字傳感器

大家好，我是【廣州工控傳感★科技】傳感器事業(yè)部，張工。

絕大多數(shù)感測(cè)技術(shù)都源起于模擬世界，想要獲取的信息都屬于連續(xù)變量或參數(shù)。傳統(tǒng)上，來(lái)自傳感器元件的信號(hào)經(jīng)過(guò)放大、補(bǔ)償和線(xiàn)性化以適應(yīng)傳感器所連接的系統(tǒng)，全部在模擬域內(nèi)完成。自20世紀(jì)90年代起，傳感器和傳感器都開(kāi)始從純模擬工作方式轉(zhuǎn)向數(shù)字傳輸協(xié)議、信號(hào)處理和接口。如今，這種遷移已經(jīng)達(dá)到高潮。產(chǎn)品跨越模擬/數(shù)字分界線(xiàn)的速度因行業(yè)而異，但數(shù)字技術(shù)如今在許多應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)全面盛行。但這不意味著模擬傳感器行業(yè)將萎縮消亡。仍有眾多應(yīng)用領(lǐng)域—諸如高EMI/RFI環(huán)境或傳統(tǒng)模擬系統(tǒng) — 其中模擬傳感器的優(yōu)勢(shì)一直超過(guò)數(shù)字變送方式。

M3200同時(shí)兼有模擬版和數(shù)字版的壓力傳感器

模擬版和數(shù)字傳感器從技術(shù)、接口、輸出信號(hào)和用于描述和規(guī)定其運(yùn)行方式的術(shù)語(yǔ)方面都分屬兩個(gè)不同世界。M3200壓力變送器有了模擬或數(shù)字配置版本。

這兩個(gè)版本共享以下特色：

能在系統(tǒng)、管道或貯槽內(nèi)的氣體或液體當(dāng)中執(zhí)行相同的基本壓力測(cè)量和報(bào)告功能

在機(jī)械上具有一致性并可以互換

采用相同的撓性隔膜，硅應(yīng)變計(jì)技術(shù)以及惠斯特電橋，將所受壓力轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號(hào)

由傳感器電子線(xiàn)路將模擬信號(hào)數(shù)字化以供后續(xù)處理但類(lèi)似之處至此為止了。模擬與數(shù)字傳感器的差異在于，不僅在功能上不同，而且在能力和優(yōu)點(diǎn)上不同。

在傳感器模擬版本當(dāng)中，來(lái)自?xún)?nèi)部模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（A/D）的數(shù)字信號(hào)可以用若干種方式進(jìn)行調(diào)整。這里將使用各種校準(zhǔn)系數(shù)以確保傳感器滿(mǎn)足精確度規(guī)格。隨后采用溫度校正系數(shù)來(lái)調(diào)整信號(hào)并針對(duì)環(huán)境溫度作出補(bǔ)償。最后，將零點(diǎn)校準(zhǔn)和量程校準(zhǔn)添加進(jìn)來(lái)，將輸出信號(hào)置入傳感器部件編號(hào)所規(guī)定的預(yù)想范圍內(nèi)。結(jié)果隨后由一個(gè)內(nèi)部數(shù)字模擬（D/A）轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，經(jīng)過(guò)一個(gè)單位增益緩沖器，再送出至輸出引腳。這個(gè)輸出信號(hào)為連續(xù)變化信號(hào)，就像施加在傳感器上的壓力一樣。在傳統(tǒng)技術(shù)中，諸如粘貼箔式應(yīng)變計(jì)信號(hào)，在傳統(tǒng)上會(huì)使用安裝在電路板上的電阻器進(jìn)行修整，修整以對(duì)感測(cè)元件隨壓力和溫度的特性描述為依據(jù)。隨著微處理器和專(zhuān)用集成電路（ASIC）的功能增強(qiáng)和體積減小，其中許多已經(jīng)集成到了壓力傳感器之內(nèi)。這樣形成了更出色的精度、更小的形狀系數(shù)，并在某些情況下降低了成本。

數(shù)字-用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的1和0輸出

在傳感器的數(shù)字版本當(dāng)中，數(shù)字信號(hào)處理核心操縱數(shù)據(jù)，在其中應(yīng)用各種補(bǔ)償和校正。這個(gè)經(jīng)加工處理的數(shù)據(jù)隨后存儲(chǔ)在寄存器內(nèi)，待隨后發(fā)送給系統(tǒng)。傳感器和變送器最為常用的數(shù)字傳輸協(xié)議為集成電路總線(xiàn)（IIC或I2C）。這種通信技術(shù)的設(shè)計(jì)方式是，在系統(tǒng)主控制器發(fā)出數(shù)據(jù)請(qǐng)求之前，傳感器不執(zhí)行壓力讀取或報(bào)告操作。由于對(duì)壓力數(shù)據(jù)的需要是間歇性的，傳感器就可以在數(shù)據(jù)請(qǐng)求之間進(jìn)入“休眠”（一種非常低功耗的模式）。

這點(diǎn)有助于節(jié)省系統(tǒng)能量，對(duì)于電源供電型和無(wú)線(xiàn)應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)說(shuō)，這都是一項(xiàng)重要能力。幾乎所有的數(shù)字傳感器產(chǎn)品都會(huì)在傳感器處采集溫度讀數(shù)。取得這項(xiàng)溫度信息有著重要意義。這項(xiàng)信息將用于補(bǔ)償壓力信號(hào)以提供更高精確度。變送器數(shù)字化這項(xiàng)溫度數(shù)據(jù)并在補(bǔ)償中應(yīng)用，再將此項(xiàng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在寄存器內(nèi)，可隨壓力數(shù)據(jù)一同訪問(wèn)。其結(jié)果是只用單個(gè)傳感器就能獲得2種傳感器讀數(shù)。此項(xiàng)數(shù)字化數(shù)據(jù)以16進(jìn)制格式存儲(chǔ)和傳輸以求效率，但是為了清晰起見(jiàn)，數(shù)據(jù)表和圖形采用了10進(jìn)制（計(jì)數(shù)）來(lái)顯示這些數(shù)據(jù)

模擬規(guī)格與數(shù)字規(guī)格對(duì)比

下表列出并對(duì)比了模擬版本和數(shù)字版本M3200壓力傳感器的重要規(guī)格和運(yùn)行參數(shù)。