淺談壓電/壓阻型壓力傳感器的頻響校準(zhǔn)

目前大部分的壓力傳感器廠家出廠時(shí)提供的校準(zhǔn)報(bào)告通常為非線性度校準(zhǔn)報(bào)告，提供了壓力傳感器的靈敏度以及非線性度。

除非客戶要求，廠家一般不提供壓力傳感器的頻響校準(zhǔn)。PCB 公司的壓力傳感器只在元件生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行諧振頻率（上升時(shí)間使用激波管）測(cè)試。

1 壓力傳感器的頻響校準(zhǔn)

壓力傳感器的頻響特性同樣重要，根據(jù)JJG 624—2005《動(dòng)態(tài)壓力傳感器檢定規(guī)程》，可以使用正弦壓力標(biāo)準(zhǔn)器、激波管動(dòng)態(tài)壓力標(biāo)準(zhǔn)器以及快開(kāi)閥門(mén)動(dòng)態(tài)壓力標(biāo)準(zhǔn)器，來(lái)校準(zhǔn)壓力傳感器的頻率響應(yīng)包括靈敏度等其他參數(shù)。

正弦壓力標(biāo)準(zhǔn)器校準(zhǔn)的頻率范圍一般局限于20 kHz 以內(nèi)，遠(yuǎn)小于常用壓力傳感器的頻響范圍。超出這個(gè)范圍的一般使用激波管或快開(kāi)閥門(mén)動(dòng)態(tài)壓力校準(zhǔn)器校準(zhǔn)。

PCB 公司對(duì)壓力傳感器的頻響測(cè)試同樣是使用激波管，計(jì)算傳感器的諧振方法和JJG 類似。以前PCB 是通過(guò)“振鈴頻率”來(lái)定義傳感器諧振。因?yàn)樵缒隂](méi)有這么奢侈的計(jì)算/數(shù)字處理系統(tǒng)，只能通過(guò)示波器上捕獲時(shí)間波形時(shí)來(lái)數(shù)某一時(shí)間內(nèi)的波峰個(gè)數(shù)，然后計(jì)算單位時(shí)間的波峰數(shù)量，這個(gè)“振鈴頻率”也就是壓力傳感器的諧振頻率。

現(xiàn)在因?yàn)橛懈酉冗M(jìn)的數(shù)據(jù)處理工具，可以將時(shí)域信號(hào)進(jìn)行FFT 轉(zhuǎn)換，這樣就根據(jù)FFT 曲線找出最大峰值對(duì)應(yīng)的頻率作為FFT 峰值頻率點(diǎn)，理想情況下“振鈴頻率”和FFT 峰值頻點(diǎn)會(huì)重合在一起，但是實(shí)際大部分情況兩個(gè)頻率點(diǎn)是有差異的。PCB 判斷的依據(jù)是，如果兩個(gè)頻率點(diǎn)的差異在50 kHz以內(nèi)并且兩個(gè)頻率都要超出傳感器的諧振頻率。傳感器校準(zhǔn)時(shí)要根據(jù)傳感器手冊(cè)推薦的安裝扭力安裝，以免造成測(cè)試結(jié)果錯(cuò)誤。

2 PCB 常用高頻（＞500 kHz）壓力傳感器

PCB 常用的高頻（＞500 kHz）壓力傳感器有113B 和102B系列，其相關(guān)參數(shù)如下圖所示。

圖1 113B 系列壓力傳感器技術(shù)規(guī)格

圖2 102B 系列壓力傳感器技術(shù)規(guī)格