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低成本、大规模传感应用中不可忽视传感器精度

时间:10-11 来源:3721RD 点击:

低成本应用中不可忽视精度重要性的另一关键在于,这对保留易于安装部件是非常有益处的。精度较低的传感技术可能会完全抵消使用即插即用技术所实现的优势,比如,即插即用技术对于放宽对系统中其他部分的规格要求的优势。但是,这种优势对于致力于满足设计要求的工程师来说具有很大的价值。举例来说,如果工程师能够在制氧机内部更精确地测量压力,那可能就不需要更加关注在系统中其他地方的细节,或者额外弥补。低成本"即插即用"器件的市场需求正在不断增加,这从某种程度上解释了为什么带放大补偿功能的传感器比无补偿传感器更受欢迎。带放大补偿功能的传感器通常可以直接使用,无需任何额外的改动,并且具有很高的互换性、校准和温度补偿功能。假如没有使用带mV输入ADC(模数转换器)的ASIC(专用集成电路)的话,带补偿功能的非放大型传感器可能需要使用放大电路。相比之下,无补偿功能的传感器只能提供原始传感器输出,在许多应用中都需要进行某种形式的补偿。

如果使用即插即用的解决方案(比如带有完整放大和补偿功能的传感器),就不需要任何额外的电路和设计时间去开发,因此工程师可以提供更高的价值。但是,如果提供的数据不精确,即插即用的解决方案带来的一切优点就都没意义;简便安装所带来的节省可能都会被低端的性能所抵消。一个不带补偿功能的传感器(总误差带TEB大于30% FSS)大约为9美元,带补偿功能的传感器(总误差带TEB约为10% FSS)成本是10美元,而全放大型即插即用传感器(总误差带TEB约为1.5% FSS)需要13美元。由此可见,只有在元件成本(还不包括设计和校准所花费的时间)低于4美元时,才有必要利用额外的电路对这些便宜传感器的精度进行改进。通过上述分析,许多工程师都可以认识到,即插即用器件实际上性价比最高。

实际应用案例:制氧机

近几十年来,便携式制氧机的尺寸日渐缩小,以更便于在飞机运输中的应用。而正是尺寸更小的传感解决方案(如带放大功能的基本压力传感器)使得设备制造商(OEM)能够进一步缩小这些设备的尺寸;精度高的传感器使便携设备能够提供与医院里"体积大、技术先进"的系统相同的护理质量和舒适度。

从制氧机的基本功能考虑,它需要降低空气中的氮气含量,从而提高输送给病人的氧气浓度。带放大功能的基本压力传感器可以用于监测筛床内部的压力,从而达到病人所需要的氧气水平。除此之外,制氧机中的传感器还可以用于检测病人何时开始呼吸,从而更有效且高效地输送氧气。使用一个压力传感器对病人开始吸气的时刻进行监控,有助于最大程度减小病人不吸气期间氧气的浪费。通过这种方式,可以使制氧机体积更小,并且运行更高效。另外,更小的设备尺寸还意味着更低的功耗以及更高的便携性。以上这些因素将使设备制造商的产品优于使用低精度传感器的竞争产品。

其他实际应用

带放大功能的高级型基本压力传感器(比如霍尼韦尔的基本放大型ABP系列)主要用于非腐蚀性、非离子化气体(比如空气和其他干燥气体)。以下选项则可以将这些传感器的使用范围扩展到非腐蚀性液体:

l干燥气体选项:输入端口仅限于非腐蚀性、非离子化介质(比如干燥空气、气体等),而且不受潮气冷凝。可使用的气体包括兼容高温聚酰胺、硅酮、氧化铝陶瓷、硅、金和玻璃等的介质。

l液体介质选项:使用相同的构造材料,但是保护端口1和2都不受非腐蚀性液体的影响。通过硅酮基凝胶涂层保护端口1上的裸露的电子电路。鉴于端口P2本身就具有非腐蚀性液体保护功能,因此该选项是一种湿/湿传感器,两个端口都可以使用液体。兼容的介质包括冷凝液、水和盐水。

可以使用这些传感器进行设计的卫生保健应用包括:血液分析仪、血压监测、病床、按摩机、睡眠呼吸暂停设备、尿液分析仪、呼吸机/便携式呼吸机以及伤口治疗等。

结论

为了更加便于病人在家中获得舒适且优质的卫生保健服务,便携式医疗设备体积变小是大势所趋。而对于那些需要在艰苦环境中提供医疗服务的专业人员来说,这些设备也必须更加实用。但无论是专业医务人员还是病人,都不应仅追求小尺寸便携性而牺牲功能性。虽然这些尺寸更小、造价更低的设备使用低成本的传感器也能工作,但传感器的精度是不可忽视的。如果将传感器精度置于更高的优先级,将有助于设备制造商在未来不断增长的市场中差异化他们的产品价值,带来更大的效益。

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