数字压力表里的 Δ-Σ ADC 怎么工作?采样率与温漂该按什么思路处理

同一台数字压力表在恒温间读数很稳,搬到有日照的工位后零点会慢慢飘,过一阵又稳。想问表里的 Δ-Σ ADC 怎么把压力信号变成数字,采样率与温漂各按什么思路处理?

一、Δ-Σ ADC 承担什么

桥路输出为毫伏级差分信号。调制器以远高于带宽的时钟过采样,经积分器与量化器负反馈把量化噪声整形到高频;抽取滤波器(梳状 sinc 级联 FIR)滤除带外噪声并降采样,输出位数明显高于逐次逼近型器件。片内增益放大器可直连桥路,滤波器还能在 50 Hz / 60 Hz 形成陷波。

代价是滤波器有群延迟,阶跃后需若干周期才稳定,故适合静态与缓变压力,不适合冲击、脉动;过采样率与输出速率(SPS)互为交换,速率调高则有效位数下降。

二、采样率与滤波的权衡

  • 计量比对取较低 SPS 换低噪声与工频抑制并多次平均;巡检可提高 SPS,接受分辨率损失。
  • 让 sinc 陷波点对准电网频率使工频干扰入阻带;变频供电时实测干扰频点再定速率。
  • 做峰值保持、报警或联锁时把建立时间计入响应预算,否则读数滞后于压力。
  • 调制器前端仍需 RC 抗混叠,桥路走线差分屏蔽、单点接地以减少串扰。

三、温漂分两层处理

  1. ADC 与基准层:失调、增益误差与基准电压都随温度变。选低温漂基准,用比率测量把桥路激励同时作 ADC 参考,幅度漂移在比值中抵消;利用片内自校准通道定期重跑。
  2. 传感器与整机层:零点与灵敏度温漂靠内置温度传感器在温箱多点标定,建立二维补偿曲面写入表内;让 ADC 远离稳压、电池等自热源,开机留预热时间达热平衡——「晒一会儿才稳」即热平衡中的零漂。

可按 JJG 875《数字压力计》 做零点漂移与示值误差项目,并在温度范围两端复测示值。

四、维护与通用选型原则

固定预热后再校准或读数,记录开机零点与漂移趋势,定期复校,避免把未热平衡的读数当作超差判据。选型按通用原则:按精度等级定 ADC 有效位数与补偿深度,按介质定隔离与灌封形式,按温度范围定标定温区与基准等级;具体品牌型号以实测检定结果为准。