风凌天下,唐家三少,盗墓笔记第二季

為現實shijie中的物理變量校準傳感器的挑戰是混合的情況。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）的范圍內提供線性位移測量，整個行程范圍內的線性度均為0.25％。

圖1：TE Connectivity Measurement Specialties的02560389-000 LVDT型號可在兩英寸范圍內提供精que的位置讀數，線性度為0.25％。

為了校準相關的模擬前端（AFE）電子設備，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年前開發并且至今仍在使用（圖2）。

圖2：這款經典型比例變壓器用于在校準傳感器模擬接口電路的性能時模擬LVDT輸出與位置的關系。

但是，使用比例變壓器不能測試LVDT本身。為此，您可以將應變計引伸計，數字機械卡尺或光學卡尺連接到LVDT，然后在特定的基準位置設置下測量其輸出。

但是溫度傳感器校準呢？同樣，創建一個電信號來精que模擬溫度傳感器的非線性輸出并檢查其AFE相當容易，但是當您在尋求精度的一部分時，如何檢查溫度傳感器本身呢？大多數標準溫度傳感器（例如電阻溫度檢測器（RTD），熱敏電阻，固態設備和熱電偶）都是“開箱即用”的，可以在大約1⁰C至2⁰C的溫度范圍內“很好”地工作，但是當覺對精度達到十分之一度時（不是當然與分辨率相同），這是另一個故事。

現實情況是，您不能只設置一個基本的加熱器，使用精度更高的系統測量其溫度，然后僅將要評估的傳感器替換在同一系統中。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）將傳感器發送到具有必要設置的實驗室（例如Ellab A / S），或從供應商（例如Fluke Corp）購買測試設置以供內部使用，或者

2）從這些“更好”的設備的眾多供應商之一購買經過NIST可追溯文檔完全校準的溫度傳感器。

如果您需要達到0.1 accuracyC或0.01⁰C甚至優于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標準技術研究院（NIST）的研究人員已經開發了適用于-50⁰C（-58⁰F）至150⁰C（302⁰F）范圍（對應于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設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）采用一種設計拓撲結構，該拓撲結構不僅可以#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的匹配電阻。

3）盡量減少外部的誘發誤差源，例如電磁場（EM）或環境溫度變化。

我對這三種策略的地衣個介紹是當我在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的比例證明模擬設計還沒有死。” 該秤的設計旨在滿足一些非常苛刻的目標：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，永遠不需要校準或調整且具有覺對精度0.02％以內盡管該文章已經使用了50年了（將近50年！），并且在組件和技術方面發生了許多變化，但基礎課程仍然有效。

NIST的人員如何創建他們的溫度計，稱為環境輻射溫度計（ART）（圖3）？該設計在其論文中進行了詳盡的詳細描述，標題為“適度的標題為“改進紅外熱輻射溫度計和傳感器的設計” ，該論文發表于美國光學學會的Optics Express中，以及“使用不可見光進行的精que溫度測量”由NIST發布。