【正文】 ，例如在靜態(tài)條件下，傳感器的L，R和C都具有一個唯一值，在諧振頻率Fo處具有最大阻抗值。當一個運動物體接近傳感器時，那么傳感器的L和C值就會改變，并且產(chǎn)生一個新的諧振頻率。通過監(jiān)測諧振頻率的變化（從而導致阻抗的變化），就有可能推測出運動物體相對傳感器的移動距離。 計算諧振頻率：計算電路的諧振頻率需要測量頻率和阻抗的關系，尤其是需要一個能夠在一定頻率范圍內(nèi)具有掃描能力的波形發(fā)生器。一種簡單、低成本的實現(xiàn)方法就是采用AD5930波形發(fā)生器。AD5930具有在一組預設置的頻率范圍內(nèi)提供線性掃描的能力。一旦條件設定，就無需進一步的控制，除了一個用于啟動頻率掃描的觸發(fā)器。 AD5930具有許多優(yōu)點：輸出頻率的分辨率為28 bit， Hz的控制精度輸出頻率。其輸出頻率范圍為0～10 MHz，從而對選擇傳感器具有很大的靈活性。例如，有些傳感器的頻率范圍很窄，但是要求在此頻率范圍內(nèi)具有很高的分辨率。還有些傳感器可能需要很寬的調(diào)頻范圍，但是分辨率要求較低。采用這種方法很容易計算出傳感器的諧振頻率。 系統(tǒng)框圖：通過BF535 DSP處理器設置AD5930數(shù)字波形發(fā)生器。需要對從AD5930產(chǎn)生的正弦波輸出電壓波形進行低通濾波和放大以便消除主時鐘（MCLK）、鏡像頻率和高頻噪聲產(chǎn)生的饋通。經(jīng)過濾波的信號可用作傳感器的激勵頻率源。根據(jù)傳感器的阻抗響應信號可能需要進行放大以便使其進入模數(shù)轉換器（ADC）的動態(tài)范圍內(nèi)。傳感器的輸出和激勵頻率源都輸入到AD7266一種12 bit、2 MSPS的同步采樣雙ADC。將ADC輸出的數(shù)據(jù)保存在存儲器中以便做進一步的分析以計算出傳感器的相位和幅度偏移。完整的集成傳感器解決方案。 上面介紹的分立解決方案是一種常用的傳感器阻抗測量解決方案。該方案可能需要許多分立元件，所以是一種高成本的傳感器分析解決方案。這些單獨的元件還會增加自身的誤差源。設計中的有源元件還會增加相位誤差，這也是需要校正。另外，還需要DSP處理一些復雜的數(shù)學計算，這樣可能需要外部存儲器來存儲原始的ADC數(shù)據(jù)，從而會進一步增加成本。 解決上述低頻率傳感器分析問題的解決方案是AD5933/4器件，它將上述主要處理模塊都集成到一顆芯片中。該芯片的內(nèi)核包括3個主要單元：用于提供頻率掃描的直接數(shù)字頻率合成器（DDS）波形發(fā)生器； 用于測量傳感器的響應的12 bit、1 MSPS ADC；以及最后能夠對ADC測量數(shù)據(jù)進行1024點離散傅立葉變換（DFT）運算的DSP引擎。 DFT運算結果提供一個實部（R）和一個虛部（I）數(shù)據(jù)，從而可以方便地計算出阻抗。采用下面的公式很容易計算出阻抗的幅度和相位：為了確定實際的實數(shù)阻抗值Z(ω)，通常需要進行頻率掃描?？梢杂嬎愠雒總€頻率點的阻抗，從而可以得出一條頻率與幅度的關系曲線。這樣就很容易測量出100 Ω～20 MΩ范圍內(nèi)的阻抗。該系統(tǒng)允許用戶設置一個2 V峰峰值（PKPK）的正弦信號作為外部負載的激勵頻率源。輸出范圍還可以設置為1V，500 mV和200 mV。頻率分辨率可以達到27 bit（ Hz）。 實現(xiàn)頻率掃描：為了實現(xiàn)頻率掃描，用戶必須首先設置頻率掃描所需要的條件：需要一個起始頻率、頻率間隔和掃頻點數(shù)。然后需要一個啟動命令開始掃描。在每個掃描頻點，ADC先完成1024個采樣，然后進行DFT計算以便提供該波形的實部和虛部數(shù)據(jù)。此實部和虛部數(shù)據(jù)通過I2C接口以兩個16 bit字形式提供給用戶。片內(nèi)DSP處理單元的優(yōu)點是用戶不必進行復雜的數(shù)學計算，也無需存儲ADC原始數(shù)據(jù)，只需提供兩個16 bit的數(shù)據(jù)。因此，它還允許選擇更便宜的DSP解決方案，因為大大降低了對最終處理能力的要求。由于未經(jīng)標定的系統(tǒng)只能使用典型的靈敏度和偏移值將輸出電壓轉換為壓力，測得的壓力將產(chǎn)生如圖1所示的誤差。 這種未經(jīng)標定的初始誤差由以下幾個部分組成： ：由于在整個壓力范圍內(nèi)垂直偏移保持恒定，因此變換器擴散和激光調(diào)節(jié)修正的變化將產(chǎn)生偏移量誤差。：產(chǎn)生誤差大小與壓力成正比。如果設備的靈敏度高于典型值，靈敏度誤差將是壓力的遞增函數(shù)。如果靈敏度低于典型值，那么靈敏度誤差將是壓力的遞減函數(shù)。該誤差的產(chǎn)生原因在于擴散過程的變化。 ：這是一個對初始誤差影響較小的因素，該誤差的產(chǎn)生原因在于硅片的物理非線性，但對于帶放大器的傳感器，還應包括放大器的非線性。線性誤差曲線可以是凹形曲線，也可以是凸形曲線。 ：在大多數(shù)情形中，滯后誤差完全可以忽略不計，因為硅片具有很高的機械剛度。一般只需在壓力變化很大的情形中考慮滯后誤差。標定可消除或極大地減小這些誤差，而補償技術通常要求確定系統(tǒng)實際傳遞函數(shù)的參數(shù)，而不是簡單的使用典型值。電位計、可調(diào)電阻以及其他硬件均可在補償過程中采用，而軟件則能更靈活地實現(xiàn)這種誤差補償工作。 一點標定法可通過消除傳遞函數(shù)零點處的漂移來補償偏移量誤差，這類標定方法稱為自動歸零。 偏移量標定通常在零壓力下進行，特別是在差動傳感器中，因為在標稱條件下差動壓力通常為0。對于純傳感器，偏移量標定則要困難一些，因為它要么需要一個壓力讀取系統(tǒng)，用以測量其在環(huán)境大氣壓力條件下的標定壓力值，要么需要獲取期望壓力的壓力控制器。 差動傳感器的零壓力標定非常精確，因為標定壓力嚴格為0。另一方面，壓力不為0時的標定精確度取決于壓力控制器或測量系統(tǒng)的性能。選擇標定壓力標定壓力的選取非常重要，因其決定了獲取最佳精度的壓力范圍。實際上，經(jīng)過標定后實際的偏移量誤差在標定點處最小并一直保持較小的值。因此，標定點必須根據(jù)目標壓力范圍加以選擇，而壓力范圍可以不與工作范圍相一致。為了將輸出電壓轉換為壓力值，由于實際的靈敏度往往是未知，因此在數(shù)學模型中通常采用典型靈敏度進行單點標定。紅色曲線表示進行偏移量標定（PCAL=0）后的誤差曲線，可以發(fā)現(xiàn)誤差曲線相對于表示標定前誤差的黑色曲線產(chǎn)生了垂直偏移。這種標定方法與一點標定法相比要求更為嚴格，實現(xiàn)成本也更高。然而與一點標定法相比，該方法可顯著提高系統(tǒng)的精度，因為該方法不僅標定了偏移量，還標定了傳感器的靈敏度。因此在誤差計算中可以使用靈敏度實際值，而非典型值。 綠色曲線表示精度提高。在這里，標定是在0至500兆巴（滿標度）條件下進行。由于在標定點上誤差接近于0，因此為了在期望的壓力范圍內(nèi)得到最小的測量誤差，正確地設定這些點就顯得尤為重要。某些應用中要求在整個壓力范圍內(nèi)保持較高的精確度。在這些應用中，可以采用多點標定法來得到最理想的結果。在多點標定法中，不僅考慮了偏移量和靈敏度誤差，還考慮了大部分的線性誤差，紫紅色曲線所示。這兒用的數(shù)學模型與每個標定間距（在兩個標定點之間）的兩級標定完全一樣。如前所述，線性誤差具有一致的形式，且誤差曲線符合二次方程的曲線，具有可預測的大小和形狀。對于未采用放大器的傳感器更是如此，因為傳感器的非線性從本質(zhì)上是基于機械原因（這是由硅片的薄膜壓力引起）。線性誤差特性的描述可以通過計算典型實例的平均線性誤差，確定多項式函數(shù)（a2+bx+c）的參數(shù)而得到。確定了a、b和c后得到的模型對于相同類型的傳感器都是有效的。該方法能在無需第3個標定點的情況下有效地補償線性誤差。摩托羅拉MPX2300的補償實例，MPX2300是一種主要應用于血壓測量的溫度補償傳感器。多項式模型可由10個傳感器的平均線性誤差得到，補償后的誤差約為最大初始線性誤差的十至二十分之一，如圖3虛線所示。該誤差補償方法只需兩點標定即可將低成本傳感器改進為高性能器件（%）。當然設計工程師要根據(jù)實際應用的精確度要求，選擇最適合的標定方法，此外還需要考慮系統(tǒng)成本。由于有多種集成度和補償技術可供選擇，設計工程師可根據(jù)不同的設計要求選擇適當?shù)姆椒ā?