在現(xiàn)實(shí)世界中，換能器可能會表現(xiàn)出一些初始偏移。這一事實(shí)經(jīng)常在現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)，在給定“靜止?fàn)顟B(tài)”的條件下，我們期望它將產(chǎn)生零伏的輸出。期望換能器以這種方式運(yùn)行是很自然的。相反，您可能會得到一個(gè)表現(xiàn)出零伏以外的輸出的傳感器。我們將此稱為偏移量，它始終是一個(gè)常量值。偏移量可能會因給定條件而異，我們將很快討論。本應(yīng)用筆記將演示一些需要補(bǔ)償?shù)膶?shí)際示例。接下來，我們將探討使用WinDaq軟件可以采用的方法來解決非零偏移問題。

失調(diào)補(bǔ)償示例

補(bǔ)償偏移是實(shí)現(xiàn)正確測量的關(guān)鍵之一。發(fā)生偏移可能有多種原因。其中兩個(gè)非常常見，在這里強(qiáng)調(diào)：1）由于傳感器本身的固有特性引起的偏移，以及2）由于初始測試條件引起的偏移。市場上有許多不同的傳感器，所有這些傳感器都用于各種情況。首先，使用換能器并開始感受它的特性，特別是在“休息”時(shí)。接下來，我們將給出一些示例，說明在上述兩個(gè)條件下進(jìn)行校準(zhǔn)的必要性。

作為第一個(gè)示例，我們將使用具有固有偏移的壓力傳感器。在本例中，我們的傳感器的壓力范圍為2-20，000 psi。它在此范圍內(nèi)輸出 4-20mA 電流。使用 250 歐姆分流電阻器，我們將此傳感器輸出轉(zhuǎn)換為 1-5 伏信號。首先要意識到的是，該傳感器永遠(yuǎn)不會在靜止時(shí)輸出零伏特，而是輸出 1 伏特 - 代表 2 psi。如果您錯(cuò)誤地校準(zhǔn)了 0 伏 = 0 psi，您的所有讀數(shù)都會偏差約 20%！事實(shí)證明，在任何進(jìn)行準(zhǔn)確測量的嘗試中，這都是特別麻煩的。

考慮第二個(gè)示例：您在稱重站使用稱重傳感器測量卡車的毛重。稱重傳感器的尺寸為 0 至 50，000 磅。它需要 10 伏的激勵電壓才能產(chǎn)生 30mV 的輸出，即 50，000 磅。這就是這個(gè)特定示例的問題所在。傳感器預(yù)計(jì)不會達(dá)到零伏，因?yàn)殇摪甯采w傳感器，使卡車的重量更均勻地分布在其上。這個(gè)例子屬于上面提到的第二類。此外，為了我們的示例，為了說明目的，讓我們?nèi)我鉃檫@塊盤子分配一個(gè)重量，比如 2，000 磅。如果不考慮此偏移量，您的測量結(jié)果會怎樣？您的讀數(shù)將被抵消 2000 磅！沒問題，我們只需應(yīng)用補(bǔ)償來校正此偏移，就像在上面的壓力傳感器示例中所做的那樣。在我們討論如何做到這一點(diǎn)之前，讓我們再看一個(gè)可能遇到它的例子。

作為最后一個(gè)示例，考慮位移傳感器（LVDT - 線性可變位移傳感器）。碰巧這種類型的典型換能器會表現(xiàn)出一些初始條件偏移。在本例中，位移傳感器不會從零英寸開始。考慮可以在工業(yè)廠房中使用的沖壓機(jī)。隨著機(jī)器的關(guān)閉，沖壓機(jī)構(gòu)可能會完全縮回，以便重新加工或用于其他目的。我們可以將此狀態(tài)定義為“零點(diǎn)”（無位移）。啟動機(jī)器后，該沖壓機(jī)構(gòu)現(xiàn)在將進(jìn)入某種“就緒狀態(tài)”，從完全縮回的“零點(diǎn)”移位幾英寸。這個(gè)新位置是我們想要開始測量的正常狀態(tài)。在本例中，連接LVDT的目的是測量沖壓機(jī)構(gòu)在沖壓過程中行進(jìn)的位移距離。在“就緒狀態(tài)”下，LVDT已經(jīng)從最初的“零點(diǎn)”移動了幾英寸。WinDaq 軟件可以進(jìn)行校準(zhǔn)，以考慮此偏移量。我們將使用 WinDaq 軟件探索這種方法。

因數(shù)抵消

讓我們回到上面的壓力傳感器示例。我們從之前的討論中知道，該設(shè)備不能達(dá)到 0 psi，也不能達(dá)到 0 伏。我們有一種可用的方法，使我們能夠相對輕松地解釋這一點(diǎn)。

若要在上述示例中使用 WinDaq 軟件最大程度地減少偏移，請執(zhí)行以下操作。從編輯下拉菜單中選擇工程單位設(shè)置。輸入“1”表示低液位，伏特，輸入“2”表示低液位，EU。對于上層，伏特輸入“5”，對于上層，歐盟輸入“20000”。最后，輸入“psi”作為歐盟標(biāo)簽。

完成此過程后，軟件將縮放到偏移條件，WinDaq 將顯示“psi”而不是伏特，您可以開始錄制了。此外，此縮放信息將伴隨您的數(shù)據(jù)文件（它存儲在數(shù)據(jù)文件頭中）。因此，當(dāng)使用WinDaq波形瀏覽器播放和分析軟件查看數(shù)據(jù)文件時(shí)，縮放信息仍然存在，從而防止您重新縮放。即使您在記錄數(shù)據(jù)之前沒有進(jìn)行校準(zhǔn)，WinDaq 波形瀏覽器軟件的靈活性也允許在查看和分析數(shù)據(jù)文件時(shí)進(jìn)行第二次縮放。無論哪種方式，錄制和播放軟件包都使用相同的縮放選項(xiàng)。

我們的目的是證明WinDaq軟件可以成為幫助您處理偏移的強(qiáng)大工具。值得一提的是，其他因素，如溫度和疲勞，都可以用WinDaq軟件來考慮。盡管這些因素在偏移的構(gòu)成中可能起的作用較小，但在需要高精度的應(yīng)用中，可能有必要將它們考慮在內(nèi)。由您決定這些問題的重要性。您應(yīng)該查閱制造商的數(shù)據(jù)表，以了解您的傳感器在環(huán)境溫度變化、應(yīng)力引起的疲勞或任何問題下如何響應(yīng)。

回顧一下，在開始記錄之前，請務(wù)必考慮探頭的初始狀態(tài)，以正確考慮偏移。這包括考慮傳感器本身在未應(yīng)用輸入的情況下輸出的內(nèi)容（固有偏移）以及由于測試開始時(shí)存在的條件（初始條件偏移）而輸出的內(nèi)容。如果您花時(shí)間熟悉傳感器和WinDaq軟件，您會發(fā)現(xiàn)您擁有確保準(zhǔn)確測量所需的工具。

審核編輯：郭婷