該參考設計為使用補償型硅壓力傳感器和高 delta-sigma ADC的經(jīng)濟高效，低功耗液位測量數據采集系統（DAS）提供了設計思路。本文討論了如何選擇補償式硅壓力傳感器，建議系統算法以及提供噪聲分析。它還描述了校準思路，以提高系統性能同時(shí)降低復雜性和成本。
液位測量在工業(yè)和商業(yè)過(guò)程中都有許多應用。從家庭水箱上的水位檢測到監測工業(yè)上明渠的燃料流，其使用一直在提供安全可靠的系統。也許，液位測量 簡(jiǎn)單但 重要的應用是在洪水檢測系統中，在天氣不好的情況下，可以使社區免受洪水的危害。
該參考設計是液位測量和控制系列中的 個(gè)。在第1部分中，這里介紹了現代壓力傳感器之間的差異，并著(zhù)重介紹了微機電（MEMS）溫度補償的硅壓力傳感器的 進(jìn)展�，F在，這些傳感器的價(jià)格合理，并且具有各種封裝，可用于包括液位測量在內的各種精密傳感應用。
然后，該文檔介紹了一種經(jīng)濟型，低功耗，液位測量數據采集系統（DAS），該系統使用補償的硅壓力傳感器和高 的delta-sigma ADC。本文將解釋如何選擇補償式硅壓力傳感器。它將建議系統算法，分析噪聲并提供校準思想，以提高系統性能，同時(shí)降低復雜性和成本。
測量壓力-回顧
可以說(shuō)，現代壓力測量是由意大利物理學(xué)家Evangelista Torricelli1通過(guò)其1643年的水銀氣壓計發(fā)明而開(kāi)始的。托里切利（Torricelli）在一根長(cháng)1米的玻璃管中充滿(mǎn)汞，將其一端完全密封，然后將其開(kāi)口端垂直置于裝有汞的容器中。汞柱降至約760mm，在其水平面上方留有空白。壓力單位Torr是為紀念本發(fā)明人而命名的，其壓力比為1至760標準大氣壓。在世界大多數地方，血壓2均以托（毫米汞柱）為單位進(jìn)行測量。
現代壓力單位包括國際系統（SI）定義的Pa（帕斯卡）作為主要壓力單位（Pa = N /m?）。在美國，一種流行的壓力測量單位是“ bar”，其單位是磅每平方英寸（PSI）。由于歷史和技術(shù)原因，在各種壓力單位之間轉換為標準單位計量是一項非常繁瑣的任務(wù)。但是，廣泛可用的 轉換表或 在線(xiàn)單位轉換器可使工程師的工作更加輕松。
壓力傳感器主要分為兩類(lèi)：按測量類(lèi)型分類(lèi)：
1. 壓力傳感器，用于測量相對于理想真空壓力的壓力。 壓力傳感器的一個(gè)示例是水銀（Hg）氣壓計，如圖1所示。
2.壓差傳感器，用于測量作為傳感單元輸入引入的兩個(gè)或多個(gè)壓力之間的壓差。這種傳感器的一個(gè)應用示例是差壓流量計（圖2），其中流體速度的變化會(huì )引起壓力的變化，并產(chǎn)生壓力差ΔP= P1 – P2。
表壓傳感器是另一種差分傳感器，構造為測量相對于大氣壓的相對壓力。這種傳感器的一個(gè)例子是流行的輪胎壓力表。當輪胎壓力表的讀數為零時(shí)，它實(shí)際上是在給定位置讀取大氣壓力。
現代壓力傳感器的問(wèn)世
許多工業(yè)，商業(yè)和醫療應用都需要在寬動(dòng)態(tài)范圍內以±1％至±0.1％或更高的 進(jìn)行 的壓力測量，而且價(jià)格合理，并且功耗通常很低。硅壓力傳感器的開(kāi)發(fā)正是應對這些挑戰的答案。
現代傳感器時(shí)代始于1967年的霍尼韋爾研究中心，Art R. Zias和John Egan申請了受邊緣約束的硅膜片的 。
自1990年代中期以來(lái)，被稱(chēng)為MEMS的壓阻式硅基壓力傳感器已大批量生產(chǎn)，具有成本效益，因此成為 的壓力傳感器。MEMS器件在 壓力，差壓和表壓模式下的工作壓力范圍為100mbar至1500bar。
基于硅的壓阻式壓力傳感器顯示出比標準應變計高得多的靈敏度。它們在恒定溫度下具有良好的線(xiàn)性，并且在破壞性極限以?xún)染哂锌山邮艿拇艤�。這些傳感器還具有一些缺點(diǎn)，這取決于它們的“硅”性質(zhì)：滿(mǎn)量程信號對溫度的強烈非線(xiàn)性依賴(lài)性，較大的初始偏移以及較大的隨溫度的偏移漂移。
許多工業(yè)和汽車(chē)應用需要在擴展的溫度范圍（-40°C至+ 125°C）中進(jìn)行壓力測量。為了在此寬溫度范圍內以±1％或更高的 實(shí)現 的壓力測量，至少需要實(shí)施一階溫度補償：
VDIFF = VOS +TαVOS+ P（S +TαS）
其中：
VDIFF是相對于壓力P和溫度T的差分電壓；
αS是靈敏度的溫度系數；
αVOS是偏移的溫度系數。
壓阻傳感器的模擬信號調理方法以MAX1450為例。該信號調理器可以應用于未補償的傳感器，并適用于-40°C至+ 125°C的擴展溫度范圍（圖3）。
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下一代用于調節傳感器信號的IC（MAX1455）集成了可編程傳感器激勵，一個(gè)16步可編程增益放大器（PGA），768字節（6144位）內部EEPROM和四個(gè)用于FSO，失調的16位DAC，和跨度補償。
結論
新型MEMS溫度補償的硅壓力傳感器的價(jià)格和封裝尺寸正在下降。這使它們對于各種 傳感應用具有吸引力，例如液位測量或流量計。這些應用需要諸如MAX11206之類(lèi)的低噪聲delta-sigma ADC直接與安裝在PCB上的硅壓力傳感器接口。通過(guò)簡(jiǎn)單的補償方案，此方法可輕松提高這些壓力傳感器的。硅壓力傳感器和ADC一起提供了一種高性能，高性?xún)r(jià)比的測量系統，非常適合便攜式傳感應用。
高無(wú)噪聲分辨率，集成緩沖器，出色的共模動(dòng)態(tài)范圍，50 / 60Hz抑制和系統校準等特性使MAX11206可直接與新型硅壓力傳感器如MPXM2010接口，而無(wú)需額外的儀表放大器或專(zhuān)用電流源。熱誤差的減少還使設計人員能夠實(shí)施簡(jiǎn)單的線(xiàn)性算法，從而進(jìn)一步降低了系統復雜性和成本。
參考設計5523“液位測量系統使用補償的硅壓力傳感器和精密Delta-Sigma ADC，第2部分”中進(jìn)一步討論了該控制和輸送系統，該手冊解釋了如何實(shí)現可測量和分配大多數工業(yè)液體的設計。使用非接觸式測量方法。
