数字压力表的 Δ-Σ ADC 是什么?采样策略与温漂抑制的工程做法
客户提问:数字压力表实验室校准没问题,到现场读数总在末尾两三位跳动,冬夏差别更明显。是不是 ADC 位数越高越准?
一、Δ-Σ ADC 在表内做什么
传感器输出毫伏量级的慢变直流信号。Δ-Σ 型 ADC 以远高于奈奎斯特频率的时钟过采样,调制器把量化噪声推向高频(噪声整形),再由数字抽取滤波器滤除,常见 16~24 位器件由此获得高分辨力。与逐次逼近型相比它速度慢,但对 50Hz/60Hz 工频干扰抑制强——sinc³ 型抽取滤波器在工频周期整数倍处形成陷波。
二、位数不等于精度
- 基准源温漂:转换结果以参考电压为标尺,基准自身温漂会直接传递。工程上选用低温漂基准,或采用比例式测量——让电桥激励与 ADC 基准取自同一电源,激励的慢漂移在比值中被抵消。
- 前端增益与失调:可编程增益放大器的增益温漂与输入失调会叠加到读数,斩波稳零型器件可显著压低这部分影响。
- 有效位数受噪声限制:手册给出的"有效分辨率"才是可用位数,噪声峰峰值常占掉两三位。
三、采样与滤波做法
- 单次转换时间取工频周期的整数倍(50Hz 下为 20ms 的整数倍),把工频干扰压到更低水平。
- 切换通道或量程时留意 sinc³ 滤波器建立时间,等待数个转换周期后再取数,否则读数会带"记忆"。
- 被测量脉动时用滑动平均或中值滤波,代价是响应变慢,按工况权衡。
四、温漂怎么压
整机层面在温箱中对零点与满量程按多个温度点标定,用多项式或分段查表修正。装配上要避开自热效应——激励电流引起的芯片温升会在开机后表现为单向漂移,因此按 JJG 875《数字压力计》检定前通常要求充分预热。结构件与灌封胶的热膨胀差异会带来热应力,靠材料匹配解决。
五、维护与通用原则
数字压力表属于计量器具,应按检定规程定期溯源。日常关注三点:避免过压冲击、保持通气孔与电气接口干燥、长期闲置时定期通电驱潮。类型选择仍按精度等级、介质相容性、工作温度范围三条主线确定,不指定具体品牌或型号。