压力变送器里的恒流源该怎么选?比例式、基准式、斩波稳零差在哪?

"一台压力变送器一到夏天零点就往下漂,厂家说是激励源的问题。换恒流源有用吗?比例式和基准式差在哪?"这是现场常被问到的问题。

恒流源管的是哪一段误差

扩散硅一类压阻敏感元件多以惠斯通电桥工作,需要外部激励。恒压激励时,桥臂电阻随温度变化会改变桥路电流,灵敏度跟着变;改用恒流激励,电流被锁定,灵敏度温漂的来源收敛到桥灵敏度本身,补偿更好建模。另外,恒流下引线电阻不改变电流大小。

三种做法的精度边界

  • 比例式:激励电流与模数转换器参考取自同一电源或同一基准,供电波动在比值中被抵消。结构简单、功耗低、成本低,适合 0.5 级、0.25 级工业变送器。局限是准确度受基准电阻温漂与参考源质量牵制。
  • 基准式:由独立电压基准(带隙或埋层齐纳一类)配合精密运放与电流镜产生激励电流,温漂可做到几十 ppm/℃,长期漂移小,适合 0.1 级、0.05 级。代价是成本与静态功耗上升,基准老化率要纳入检定周期评估。
  • 斩波稳零:用斩波或自稳零运放抑制输入失调与低频噪声,把失调压到微伏级、温漂压到几十 nV/℃。桥输出常在毫伏量级,前级失调越小,小量程、宽温区越稳。代价是斩波纹波与时钟馈通需靠滤波压住,带宽受限,布局要下功夫。

两个容易被忽略的权衡

  1. 激励电流取多大:电流大则灵敏度高、信噪比好,但桥路自热会推高温漂,零点随通电时间缓慢移动。工程上多在 0.5~2 mA 按桥阻与散热条件取值,并待预热充分后标定。
  2. 补偿是标定出来的:恒流源只解决激励这一环,桥灵敏度温漂与非线性仍需多温度点标定,用多项式或分段修正。不重新标定,改善幅度有限。

维护与选型原则

按精度等级、介质和温度范围定类型:0.5 级以内、温区不宽的比例式即可;0.1 级及以上、量程小或温差大的场合,考虑基准式配合斩波稳零前级。日常按 JJG 882 周期检定,核查零点漂移与回差;现场需确认供电电压与回路负载电阻在允许区间,高温或频繁通断电场合应缩短核查间隔。