使用WinDaq软件进行偏移补偿

在现实世界中，换能器可能会表现出一些初始偏移。这一事实经常在现场发现，在给定“静止状态”的条件下，我们期望它将产生零伏的输出。期望换能器以这种方式运行是很自然的。相反，您可能会得到一个表现出零伏以外的输出的传感器。我们将此称为偏移量，它始终是一个常量值。偏移量可能会因给定条件而异，我们将很快讨论。本应用笔记将演示一些需要补偿的实际示例。接下来，我们将探讨使用WinDaq软件可以采用的方法来解决非零偏移问题。

失调补偿示例

补偿偏移是实现正确测量的关键之一。发生偏移可能有多种原因。其中两个非常常见，在这里强调：1）由于传感器本身的固有特性引起的偏移，以及2）由于初始测试条件引起的偏移。市场上有许多不同的传感器，所有这些传感器都用于各种情况。首先，使用换能器并开始感受它的特性，特别是在“休息”时。接下来，我们将给出一些示例，说明在上述两个条件下进行校准的必要性。

作为第一个示例，我们将使用具有固有偏移的压力传感器。在本例中，我们的传感器的压力范围为2-20，000 psi。它在此范围内输出 4-20mA 电流。使用 250 欧姆分流电阻器，我们将此传感器输出转换为 1-5 伏信号。首先要意识到的是，该传感器永远不会在静止时输出零伏特，而是输出 1 伏特 - 代表 2 psi。如果您错误地校准了 0 伏 = 0 psi，您的所有读数都会偏差约 20%！事实证明，在任何进行准确测量的尝试中，这都是特别麻烦的。

考虑第二个示例：您在称重站使用称重传感器测量卡车的毛重。称重传感器的尺寸为 0 至 50，000 磅。它需要 10 伏的激励电压才能产生 30mV 的输出，即 50，000 磅。这就是这个特定示例的问题所在。传感器预计不会达到零伏，因为钢板覆盖传感器，使卡车的重量更均匀地分布在其上。这个例子属于上面提到的第二类。此外，为了我们的示例，为了说明目的，让我们任意为这块盘子分配一个重量，比如 2，000 磅。如果不考虑此偏移量，您的测量结果会怎样？您的读数将被抵消 2000 磅！没问题，我们只需应用补偿来校正此偏移，就像在上面的压力传感器示例中所做的那样。在我们讨论如何做到这一点之前，让我们再看一个可能遇到它的例子。

作为最后一个示例，考虑位移传感器（LVDT - 线性可变位移传感器）。碰巧这种类型的典型换能器会表现出一些初始条件偏移。在本例中，位移传感器不会从零英寸开始。考虑可以在工业厂房中使用的冲压机。随着机器的关闭，冲压机构可能会完全缩回，以便重新加工或用于其他目的。我们可以将此状态定义为“零点”（无位移）。启动机器后，该冲压机构现在将进入某种“就绪状态”，从完全缩回的“零点”移位几英寸。这个新位置是我们想要开始测量的正常状态。在本例中，连接LVDT的目的是测量冲压机构在冲压过程中行进的位移距离。在“就绪状态”下，LVDT已经从最初的“零点”移动了几英寸。WinDaq 软件可以进行校准，以考虑此偏移量。我们将使用 WinDaq 软件探索这种方法。

因数抵消

让我们回到上面的压力传感器示例。我们从之前的讨论中知道，该设备不能达到 0 psi，也不能达到 0 伏。我们有一种可用的方法，使我们能够相对轻松地解释这一点。

若要在上述示例中使用 WinDaq 软件最大程度地减少偏移，请执行以下操作。从编辑下拉菜单中选择工程单位设置。输入“1”表示低液位，伏特，输入“2”表示低液位，EU。对于上层，伏特输入“5”，对于上层，欧盟输入“20000”。最后，输入“psi”作为欧盟标签。

完成此过程后，软件将缩放到偏移条件，WinDaq 将显示“psi”而不是伏特，您可以开始录制了。此外，此缩放信息将伴随您的数据文件（它存储在数据文件头中）。因此，当使用WinDaq波形浏览器播放和分析软件查看数据文件时，缩放信息仍然存在，从而防止您重新缩放。即使您在记录数据之前没有进行校准，WinDaq 波形浏览器软件的灵活性也允许在查看和分析数据文件时进行第二次缩放。无论哪种方式，录制和播放软件包都使用相同的缩放选项。

我们的目的是证明WinDaq软件可以成为帮助您处理偏移的强大工具。值得一提的是，其他因素，如温度和疲劳，都可以用WinDaq软件来考虑。尽管这些因素在偏移的构成中可能起的作用较小，但在需要高精度的应用中，可能有必要将它们考虑在内。由您决定这些问题的重要性。您应该查阅制造商的数据表，以了解您的传感器在环境温度变化、应力引起的疲劳或任何问题下如何响应。

回顾一下，在开始记录之前，请务必考虑探头的初始状态，以正确考虑偏移。这包括考虑传感器本身在未应用输入的情况下输出的内容（固有偏移）以及由于测试开始时存在的条件（初始条件偏移）而输出的内容。如果您花时间熟悉传感器和WinDaq软件，您会发现您拥有确保准确测量所需的工具。

审核编辑：郭婷