数字压力表里的 Δ-Σ ADC：读数末位跳字是不是位数不够？

“我们新买的数字压力表标称 0.05 级，可现场读数末位一直在跳，是不是里面的 AD 芯片位数不够？”这类反馈在计量检定和现场调试中很常见。跳字往往不是位数不够，而是噪声、基准与温度补偿共同作用的结果。

一、Δ-Σ ADC 是怎么换来位数的

数字压力表普遍采用 Δ-Σ 型模数转换器。它先用远高于输出速率的时钟对输入信号过采样，再由调制器把量化噪声整形并推向高频段，随后用数字抽取滤波器滤掉高频噪声。噪声是被“整形”而不是被消除，换来的是通带内很低的噪声底，因此芯片标称可达 24 位。这种结构对前端抗混叠滤波要求低，适合压力这一类缓变的直流信号。

二、标称位数不等于有效位数

工程上要看的是有效位数 ENOB 或无噪声分辨率。前端仪表放大器的 1/f 噪声、参考电压的漂移与噪声、积分非线性、PCB 漏电与热电动势，都会把 24 位中的若干低位吃掉。实际在慢速输出下能稳定读到的有效位通常在 18~21 位量级；提高输出速率、降低滤波阶数，有效位会明显下降。所以末位跳动反映的多是噪声峰峰值，而不是量程分辨率不足。

三、采样速率与工频抑制的取舍

数字抽取滤波器（常用 sinc3、sinc4）的陷波点与输出数据速率绑定。把输出速率设为 50 Hz 或 60 Hz 的整数分之一，可让陷波点落在工频及其谐波上，对现场工频干扰抑制显著；代价是响应时间变长，压力快速变化时读数会滞后。做快速检漏或压力交变试验时，需要提高输出速率并接受更高的噪声。

四、温漂从哪来，怎么压

• 基准源温漂：参考电压随温度变化会按比例直接改变读数，是长期稳定性的关键项，宜选低温漂基准并在软件中做温度修正。
• 比率测量：让传感器激励与 ADC 参考共用同一基准，激励漂移在比值中被抵消，这是抵消基准温漂的常用做法。
• 传感器自身温漂：压阻或电容敏感元件的零点与灵敏度都随温度漂移，需要在高低温箱中多点标定，用多项式拟合零点与满量程的温度系数，再做分段补偿。
• 失调与低频噪声：采用斩波稳零、正负交替激励、输入自动校零等方式抑制放大器失调与 1/f 噪声。

五、软件滤波的分寸

滑动平均、中值滤波能压掉随机噪声，但过度平滑会淹没真实脉动并拉长响应。建议按被测对象区分：静压检定取多次平均；脉动压力测量保留带宽，必要时单独记录峰值与谷值。

六、维护与通用选型原则

按准确度等级（0.02、0.05、0.1、0.2 级）与量传要求送检，数字压力计检定可参照 JJG 875；按使用温度范围核对厂家给出的温度补偿区间与温漂系数，超出补偿区间使用时误差会明显放大；按介质兼容性、压力类型（表压、绝压、差压）与过载裕度确定传感器结构；日常避免超量程冲击，定期复检零点，长期存放前在干燥环境下卸压保存。