Technical Discussion : 圧力センサーの精度と分解能の違い
 
半導体(MEMS)圧力センサーは、本質的に無限(アナログ値)の分解能を持っています。ただこの一見無限とも考えられるものにも限度があり、それは出力信号の補正と増幅や実際に必要とされる精度に深く関係しています。

圧力センサーにおける分解能とは、連続するアナログ値をどれだけの細かさでデジタル値として出力するかですが、センサーの出力は増幅された後、アナログ-デジタル変換(A/D)により量子化されたデジタル信号として再出力されます。例えば、圧力範囲0.0~79.9psig で、0.1psi 単位で測定が必要な場合:log(800)/log(2) = 9.6 bits. ⇒ 分解能:9.6ビットのセンサーが必要となり、また圧力範囲0.00~79.99psig で、0.01psi 単位で測定が必要な場合 : 80psi/0.01psi = 8000 counts =12.7 bits. ⇒分解能:12.7ビットのセンサーが必要となります。

比較的低い精度のシステムは8ビットシステムとなりますが、この場合信号の量子化は256段階(28)となります。ただ実際のアプリケーションの現場で許容できる精度もしくは分解能は、大まかに言って16ビットシステムのようです。このようなシステムにとっては、アナログ-デジタル変換(A/D)は、18ビットと24ビットの間になるでしょう。


図1:は、大きなオフセットエラーと感度エラーがある高分解能のセンサー信号の例です。このような信号が、実用に適用されることはなかなかありません。

 図1


図2:図1と同じ出力信号で低分解能


図3:低分解能の出力信号で高精度


図4:高分解能の出力信号で高精度