7. WNIOSKI

s. 108

W pracy przedstawiono nową metodę kompensacji błędów temperaturowych w półprzewodnikowych przetwornikach ciśnienia. Metoda polega na przeprowadzania zerowania błędu temperaturowego przetwornika w pewnej liczbie dyskretnych temperatur. Zerowanie to doprowadza błąd temperaturowy przetwornika do tożsamościowego zera w całym zakresie temperatur pracy niezależnie od wyboru wartości temperatur kompensacji w przypadku pełnej kompensacji temperaturowej oraz umożliwia znaczne zmniejszenie wartości błędu temperaturowego w przypadku kompensacji niepełnej. Metoda charakteryzuje się zastosowaniem tylko jednego elementu realizującego zerowanie błędu temperaturowego dla każdej wybranej temperatury kompensacji i dla każdego kompensowanego parametru /zero, zakres/ charakterystyki przetwarzania przetwornika. Od elementów takich wymagane jest realizowane dzielnikowania sygnału kompensującego. Na elementach takich występują więc sygnały równe kompensowanym nimi błędom temperaturowym, a więc małe ułamki zakresu pomiarowego, w efekcie czego obniżone zostają wymagania na ich stabilność bezwzględną. Umożliwia to umieszczenie tych elementów regulujących w procesie kompensacji poza komorą temperaturową, dzięki czemu uzyskuje się bezpośredniość i łatwość kompensacji. Przeprowadzona analiza teoretyczna wykazała możliwość uzyskania pełnej kompensacji w przypadku gdy liczba temperatur kompensacji jest równa stopniowi wielomianu opisującemu błąd temperaturowy rozpatrywanego parametru czujnika. Dowiedziono również, że pełną kompensację można również uzyskać przy zmniejszonej liczbie temperatur jeśli znane są wstępnie pewne własności funkcji aproksymującej błąd temperaturowy czujnika. Kompensacja niepełna została zanalizowana dla przypadków najczęściej spotykanych w praktyce, a mianowicie dla przypadku funkcji kwadratowej oraz sześciennej opisującej błąd temperaturowy kompensowanego parametru czujnika. Zaproponowano ogólne rozwiązanie układu realizujące metodę w

s. 109

postaci mostka wielokrotnego. Rozważono bliżej układ mostka trójkrotnego. Przedyskutowano zagadnienie uzależnienia wzajemnego kompensacji temperaturowej wartości początkowej i końcowej zakresu pomiarowego. Szczegółowe rozwiązanie układu realizującego metodę przedstawiono na przykładzie piezorezystancyjnego przetwornika ciśnienia. Zaprezentowano szkic projektowy ciekawszych węzłów przetwornika związanych z układem kompensacji. Omówiono statystyczną analizę maksymalnych błędów czujnika pod kątem wyboru rzędu wielomianu opisującego sygnał kompensujący. Przedstawiono komputerowe programy optymalizujące charakterystyki mostków jednokrotnych kompensujących dryft zera i zakresu przetwornika. Na podstawie wyników tych programów określono również optymalną różnicę pomiędzy temperaturą odniesienia i temperaturą kompensacji. Omówiono procedurę kompensacji temperaturowej przetwornika. Zamieszczono wyniki badań prototypów w pełni potwierdzających skuteczność nowej metody. Szczególną zaletą nowej metody jest jednokierunkowa niezależność nastaw elementów zerujących błąd temperaturowy. Niezależność ta polega na tym, że regulacja w danej temperaturze nie powoduje konieczności zmiany nastaw elementów wyregulowanych w poprzednich temperaturach. Eliminuje to konieczność iteracyjnego wyznaczania lub wyliczania docelowych nastaw tych elementów. Właściwość ta jest szczególnie cenna w warunkach przemysłowej produkcji seryjnej przetworników, gdyż może być szybko wykonywana przez pracowników nie posiadających wysokich kwalifikacji. W zaproponowanym rozwiązaniu układowym metody uzyskuje się niezależność warunków zapewniających kompensację wartości początkowej zakresu od warunków zapewniających kompensację wartości końcowej zakresu pomiarowego. Przedstawiona w pracy metoda wdrażana jest obecnie w Przedsiębiorstwie Automatyki Przemysłowej Mera-Pnefal do produkcji seryjnej i w 1978 r. planowane jest wykonanie 1000 szt. przetworników wykorzystujących metodę. Wprowadzenie nowej metody eliminuje czasochłonny

s. 110

i uciążliwy proces dobierania wartości i nawijania miedzianych i manganinowych rezystorów kompensacyjnych, jaki stosowany był w starym wyrobie, skracając jednocześnie o ok. 80% czas potrzebny na przeprowadzenie kompensacji. Nowa metoda charakteryzuje się uniwersalnością zastosowania. Może ona być zastosowana do kompensacji błędów temperaturowych dowolnych przetworników wielkości nieelektrycznych o liniowej charakterystyce przetwarzania i błędzie temperaturowym addytywnym do wartości sygnału mierzonego. W takich przypadkach modyfikacji podlega jedynie szczegółowe rozwiązanie układowe. Metoda może również znaleźć zastosowanie do kompensacji wpływu temperatury w przyrządach pomiarowych innych niż przetworniki wielkości nieelektrycznych, np. we wzmacniaczach pomiarowych, przetwornikach analogowo-cyfrowych, generatorach, itp. Metoda umożliwia ponadto kompensację wpływu innych wielkości niż temperatura, na przykład dając możliwość kompensacji wpływu ciśnienia w przetworniku temperatury. Na podstawie przeprowadzonej w pracy analizy teoretycznej oraz uzyskanych wyników doświadczalnych wydaje się, że postawiona na wstępie teza została w pełni udowodniona.