絕大多數感測技術都源起于模擬世界,想要獲取的信息都屬于連續變量或參數。傳統上,來自傳感器元件的信號經過放大、補償和線性化以適應傳感器所連接的系統,全部在模擬域內完成。自20世紀90年代起,傳感器和傳感器都開始從純模擬工作方式轉向數字傳輸協議、信號處理和接口。如今,這種遷移已經達到高潮。產品跨越模擬/數字分界線的速度因行業而異,但數字技術如今在許多應用領域已經全面盛行。但這不意味著模擬傳感器行業將萎縮消亡。仍有眾多應用領域—諸如高EMI/RFI環境或傳統模擬系統 — 其中模擬傳感器的優勢一直超過數字變送方式。
M3200同時兼有模擬版和數字版的壓力傳感器
模擬版和數字傳感器從技術、接口、輸出信號和用于描述和規定其運行方式的術語方面都分屬兩個不同世界。M3200壓力變送器有了模擬或數字配置版本。
這兩個版本共享以下特色:
能在系統、管道或貯槽內的氣體或液體當中執行相同的基本壓力測量和報告功能
在機械上具有一致性并可以互換
采用相同的撓性隔膜,硅應變計技術以及惠斯特電橋,將所受壓力轉換成模擬電壓信號
由傳感器電子線路將模擬信號數字化以供后續處理但類似之處至此為止了。模擬與數字傳感器的差異在于,不僅在功能上不同,而且在能力和優點上不同。
在傳感器模擬版本當中,來自內部模擬數字轉換器(A/D)的數字信號可以用若干種方式進行調整。這里將使用各種校準系數以確保傳感器滿足精確度規格。隨后采用溫度校正系數來調整信號并針對環境溫度作出補償。最后,將零點校準和量程校準添加進來,將輸出信號置入傳感器部件編號所規定的預想范圍內。結果隨后由一個內部數字模擬(D/A)轉換器轉換成模擬信號,經過一個單位增益緩沖器,再送出至輸出引腳。這個輸出信號為連續變化信號,就像施加在傳感器上的壓力一樣。在傳統技術中,諸如粘貼箔式應變計信號,在傳統上會使用安裝在電路板上的電阻器進行修整,修整以對感測元件隨壓力和溫度的特性描述為依據。隨著微處理器和專用集成電路(ASIC)的功能增強和體積減小,其中許多已經集成到了壓力傳感器之內。這樣形成了更出色的精度、更小的形狀系數,并在某些情況下降低了成本。
數字-用計算機語言的1和0輸出
在傳感器的數字版本當中,數字信號處理核心操縱數據,在其中應用各種補償和校正。這個經加工處理的數據隨后存儲在寄存器內,待隨后發送給系統。傳感器和變送器最為常用的數字傳輸協議為集成電路總線(IIC或I2C)。這種通信技術的設計方式是,在系統主控制器發出數據請求之前,傳感器不執行壓力讀取或報告操作。由于對壓力數據的需要是間歇性的,傳感器就可以在數據請求之間進入“休眠”(一種非常低功耗的模式)。
這點有助于節省系統能量,對于電源供電型和無線應用場景來說,這都是一項重要能力。幾乎所有的數字傳感器產品都會在傳感器處采集溫度讀數。取得這項溫度信息有著重要意義。這項信息將用于補償壓力信號以提供更高精確度。變送器數字化這項溫度數據并在補償中應用,再將此項數據存儲在寄存器內,可隨壓力數據一同訪問。其結果是只用單個傳感器就能獲得2種傳感器讀數。此項數字化數據以16進制格式存儲和傳輸以求效率,但是為了清晰起見,數據表和圖形采用了10進制(計數)來顯示這些數據
模擬規格與數字規格對比
下表列出并對比了模擬版本和數字版本M3200壓力傳感器的重要規格和運行參數。
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