為現(xiàn)實shijie中的物理變量校準(zhǔn)傳感器的挑戰(zhàn)是混合的情況。對于某些傳感器，向傳感器提供已知的刺激并不難。對于其他傳感器，這樣做是一個主要問題。
讓我們先來看一個簡單的方法-線性可變差動變壓器（LVDT），根據(jù)型號的不同，它可以精que地測量從#小1厘米（cm）到大約25 cm的范圍內(nèi)的線性伸長率（位置）。例如，TE Connectivity Measurement Specialties的02560389-000 LVDT 可在兩英寸（50.8厘米）的范圍內(nèi)提供線性位移測量，整個行程范圍內(nèi)的線性度均為0.25％。
圖1：TE Connectivity Measurement Specialties的02560389-000 LVDT型號可在兩英寸范圍內(nèi)提供精que的位置讀數(shù)，線性度為0.25％。
為了校準(zhǔn)相關(guān)的模擬前端（AFE）電子設(shè)備，您可以使用來自諸如比例變壓器之類的儀器的精que信號，該儀器大約在100年前開發(fā)并且至今仍在使用（圖2）。
圖2：這款經(jīng)典型比例變壓器用于在校準(zhǔn)傳感器模擬接口電路的性能時模擬LVDT輸出與位置的關(guān)系。
但是，使用比例變壓器不能測試LVDT本身。為此，您可以將應(yīng)變計引伸計，數(shù)字機械卡尺或光學(xué)卡尺連接到LVDT，然后在特定的基準(zhǔn)位置設(shè)置下測量其輸出。
但是溫度傳感器校準(zhǔn)呢？同樣，創(chuàng)建一個電信號來精que模擬溫度傳感器的非線性輸出并檢查其AFE相當(dāng)容易，但是當(dāng)您在尋求精度的一部分時，如何檢查溫度傳感器本身呢？大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)溫度傳感器（例如電阻溫度檢測器（RTD），熱敏電阻，固態(tài)設(shè)備和熱電偶）都是“開箱即用”的，可以在大約1⁰C至2⁰C的溫度范圍內(nèi)“很好”地工作，但是當(dāng)覺對精度達到十分之一度時（不是當(dāng)然與分辨率相同），這是另一個故事。
現(xiàn)實情況是，您不能只設(shè)置一個基本的加熱器，使用精度更高的系統(tǒng)測量其溫度，然后僅將要評估的傳感器替換在同一系統(tǒng)中。可以通過多種方式破壞比較，方法有多種。因此，高精度溫度傳感器的用戶可以：
1）將傳感器發(fā)送到具有必要設(shè)置的實驗室（例如Ellab A / S），或從供應(yīng)商（例如Fluke Corp）購買測試設(shè)置以 供內(nèi)部使用，或者
2）從這些“更好”的設(shè)備的眾多供應(yīng)商之一購買經(jīng)過NIST可追溯文檔完全校準(zhǔn)的溫度傳感器。
如果您需要達到0.1 accuracyC或0.01⁰C甚至優(yōu)于0.01 thanC的覺對精度怎么辦？也許很難相信，但是可以做到的。美國guojia標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院（NIST）的研究人員已經(jīng)開發(fā)了適用于-50⁰C（-58⁰F）至150⁰C（302⁰F）范圍（對應(yīng)于8至14微米之間的紅外波長）的熱紅外輻射溫度計（TIRT），該溫度計可以以幾千分之一攝氏度的精度測量溫度。更好的是，它不需要像許多其他高性能紅外溫度傳感器一樣需要低溫冷卻。
他們是如何達到這一性能水平的？他們使用了模擬和傳感器相關(guān)設(shè)計中常見的三層方法：
1）選擇可用的#佳，性能#高的組件，包括在需要時對其進行“老化”以#大程度地減少長期漂移。
2）采用一種設(shè)計拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不僅可以#大程度地減少誤差，而且可以在可能的情況下自動消除誤差，例如在差分或儀表放大器的共享基板上使用具有相同溫度系數(shù)的匹配電阻。
3）盡量減少外部的誘發(fā)誤差源，例如電磁場（EM）或環(huán)境溫度變化。
我對這三種策略的地衣個介紹是當(dāng)我在1976年出版的EDN上讀過已故的傳奇模擬天才吉姆·威廉姆斯的文章時說的：“這個30 ppm的比例證明模擬設(shè)計還沒有死。” 該秤的設(shè)計旨在滿足一些非常苛刻的目標(biāo)：它必須便攜式，低成本，在300.00滿量程范圍（即百萬分之30）中解析0.01磅，永遠(yuǎn)不需要校準(zhǔn)或調(diào)整且具有覺對精度0.02％以內(nèi) 盡管該文章已經(jīng)使用了50年了（將近50年�。�，并且在組件和技術(shù)方面發(fā)生了許多變化，但基礎(chǔ)課程仍然有效。
NIST的人員如何創(chuàng)建他們的溫度計，稱為環(huán)境輻射溫度計（ART）（圖3）？該設(shè)計在其論文中進行了詳盡的詳細(xì)描述，標(biāo)題為“適度的標(biāo)題為“改進紅外熱輻射溫度計和傳感器的設(shè)計” ，該論文發(fā)表于美國光學(xué)學(xué)會的Optics Express中，以及“使用不可見光進行的精que溫度測量”由NIST發(fā)布。
圖3：在NIST環(huán)境輻射溫度計中，來自固定溫度校準(zhǔn)源的紅外（IR）光通過透鏡（1）進入溫度計外殼，并到達檢測器輸出（6），該輸出被路由到放大器增強信號電平。
結(jié)論
下次您對基于傳感器的讀數(shù)的準(zhǔn)確性感到疑惑時，請確保對自己清楚：誤差有多少是由于傳感器本身造成的，而誤差有多少是由于電子設(shè)備造成的？您如何好立檢查每個人？
關(guān)注我們 實現(xiàn)共贏