理解共模差壓

理解共模差壓

　　　當壓力傳感器用于氣體流量的差壓（ΔP）測量時，需要考慮共模壓力問題。對于被廣泛應用于醫療儀器、環境控制和供熱通風與空氣調節（HVAC）系統等應用的All Sensor’s的低壓傳感器來說尤其重要。

　　　就像在電路中可能發生的共模錯誤一樣，共模壓力會對壓力測量造成影響。圖1顯示了氣體流量差壓（ΔP）測量　的參數。即使ΔP 壓降很小，壓力傳感器背面的壓力由于管道壓力也會很高。供應商和用戶經常需要額外注意的兩個方面是最大壓力等級和共模壓力誤差。

　　圖1。在進行氣體流量的差壓（ΔP）測量時，共模壓力與傳感器測量元件兩邊的高壓有關，需要在更低的壓力下做出準確的測量。

最大壓力額定值

　　共模壓力額定值是指最大壓力同時應用于橫膈膜兩側，而不會引起在性能方面的變化。

在故障情況下，例如傳感器兩側的壓力連接丟失，管道壓力只應用于傳感器的一側，因此，圖中壓力的下降會很明顯。為了避免出現設備故障等問題，管路壓力必須低于最大共模、過載和破壞壓力額定值。

例如，All Sensors的1 MBAR-D-4V壓力傳感器，一款高靈敏度和高精度的1英寸水柱差壓傳感器，其共模壓力額定值為-10到+10 psig（277倍于工作量程）。過載壓力是100英寸水柱（100倍于工作量程），而破壞壓力是200英寸水柱（200倍于工作量程）。

減少共模壓力誤差

　　除了傳感器機械結構的凈壓力負載差異外，典型的采用MEMS原理的壓力傳感器主要設計問題包括橋路轉換電阻的不完全平衡、合適的機械側壁設計以及由于共模壓力而降低隔膜應力的設計。在設計過程中對這些參數的不嚴格控制會導致應用中出現嚴重的的共模壓力誤差。All Sensors通過兩種方法來減少共模壓力誤差：CoBeam2設計和雙壓力芯片補償。

All Sensors采用的CoBeam2設計技術的目標是改進共模響應，與傳統的傳感器設計相比改善了10倍。對于許多用戶來說，這足以消除在共模壓力測量中由共模誤差導致的任何擔憂。

一些All Sensors壓力傳感器生產時采用了一種專利技術來補償壓阻式壓力傳感器的：雙芯片電路交叉耦合補償與電路和氣路交叉耦合補償。氣路交叉耦合補償利用傳感器的封裝結構實現。

主動雙芯片耦合補償大大減少了共模誤差。這是因為，對于任何給定的壓力測量，輸出是在消除每個芯片出現的共模誤差之后的前端測量和背面測量結果的平均值。這種共模誤差的消除，加上CoBeam2設計中固有的低共模誤差，使得雙芯片結構與采用CoBeam2的芯片配置成為了低壓力測量和補償的首選方法。更多詳情請參考壓力點4:MEMS壓力傳感器的雙模補償。

結論

　　傳感器制造商和用戶來需要考慮共模壓力問題。在傳感器設計人員的適當注意下，可以為用戶提供極大的方便。

CoBeam2是 All Sensors公司的商標。