Redelike foutvergoeding vandruksensorsis die sleutel tot hul toepassing. Druksensors het hoofsaaklik sensitiwiteitsfout, offsetfout, histerese -fout en lineêre fout. Hierdie artikel sal die meganismes van hierdie vier foute en die impak daarvan op toetsresultate bekendstel. Terselfdertyd sal dit drukkalibrasiemetodes en toepassingsvoorbeelde bekendstel om die akkuraatheid van die meet te verbeter.
Daar is tans 'n groot verskeidenheid sensors op die mark, wat ontwerpingenieurs in staat stel om die druksensors wat nodig is vir die stelsel te kies. Hierdie sensors bevat beide die mees basiese transformators en meer ingewikkelde hoë integrasie-sensors met on-chip-stroombane. As gevolg van hierdie verskille, moet ontwerpingenieurs daarna streef om te kompenseer vir meetfoute in druksensors, wat 'n belangrike stap is om te verseker dat die sensors aan die ontwerp- en toepassingsvereistes voldoen. In sommige gevalle kan vergoeding ook die algehele prestasie van sensors in toepassings verbeter.
Die konsepte wat in hierdie artikel bespreek word, is van toepassing op die ontwerp en toepassing van verskillende druksensors, wat drie kategorieë het:
1. Basiese of ongekompenseerde kalibrasie;
2. Daar is kalibrasie en temperatuurvergoeding;
3. Dit het kalibrasie, kompensasie en versterking.
Offset, reikwydte -kalibrasie en temperatuurvergoeding kan almal bereik word deur dunfilmweerstandingsnetwerke, wat laserkorreksie tydens die verpakkingsproses gebruik. Hierdie sensor word gewoonlik saam met 'n mikrobeheerder gebruik, en die ingebedde sagteware van die mikrobeheerder self vestig die wiskundige model van die sensor. Nadat die mikrobeheerder die uitsetspanning lees, kan die model die spanning omskakel in 'n drukmetingswaarde deur die transformasie van die analoog-tot-digitale omskakelaar.
Die eenvoudigste wiskundige model vir sensors is die oordragfunksie. Die model kan deur die hele kalibrasieproses geoptimaliseer word, en die volwassenheid daarvan sal toeneem met die toename in kalibrasiepunte.
Vanuit 'n metrologiese perspektief het meetfout 'n redelik streng definisie: dit kenmerk die verskil tussen gemete druk en werklike druk. Dit is egter gewoonlik nie moontlik om die werklike druk direk te verkry nie, maar dit kan geskat word deur toepaslike drukstandaarde te gebruik. Metroloë gebruik gewoonlik instrumente met 'n akkuraatheid minstens tien keer hoër as die gemete toerusting as meetstandaarde.
As gevolg van die feit dat ongekalibreerde stelsels slegs die uitsetspanning na druk kan omskakel met behulp van tipiese sensitiwiteit en offsetwaardes.
Hierdie ongekalibreerde aanvanklike fout bestaan uit die volgende komponente:
1. sensitiwiteitsfout: die grootte van die fout wat gegenereer word, is eweredig aan die druk. As die sensitiwiteit van die toestel hoër is as die tipiese waarde, sal die sensitiwiteitsfout 'n toenemende funksie van druk wees. As die sensitiwiteit laer is as die tipiese waarde, sal die sensitiwiteitsfout 'n dalende funksie van druk wees. Die rede vir hierdie fout is te wyte aan veranderinge in die diffusieproses.
2. Offsetfout: As gevolg van die konstante vertikale offset gedurende die hele drukbereik, sal veranderinge in transformatordiffusie en laseraanpassingskorreksie lei tot offsetfoute.
3. LAG -fout: In die meeste gevalle kan vertragingsfout heeltemal geïgnoreer word omdat silikonwafels 'n hoë meganiese styfheid het. Oor die algemeen hoef histerese -fout slegs in situasies in ag te neem waar daar 'n beduidende verandering in druk is.
4. Lineêre fout: Dit is 'n faktor wat 'n relatiewe klein impak op die aanvanklike fout het, wat veroorsaak word deur die fisiese nie -lineariteit van die silikonplaat. Vir sensors met versterkers moet die nie -lineariteit van die versterker egter ook ingesluit word. Die lineêre foutkurwe kan 'n konkawe kromme of 'n konvekse kromme wees.
Kalibrasie kan hierdie foute uitskakel of verminder, terwyl vergoedingstegnieke tipies die parameters van die werklike oordragfunksie van die stelsel moet bepaal, eerder as om bloot tipiese waardes te gebruik. Potensiometers, verstelbare weerstande en ander hardeware kan almal in die kompensasieproses gebruik word, terwyl sagteware hierdie foutvergoedingswerk meer buigsaam kan implementeer.
Die een punt -kalibrasiemetode kan vergoed vir offsetfoute deur drywing op die nulpunt van die oordragfunksie uit te skakel, en hierdie tipe kalibrasiemetode word outomaties nul genoem. Offsetkalibrasie word gewoonlik by nuldruk uitgevoer, veral in differensiële sensors, aangesien differensiële druk tipies 0 onder nominale toestande is. Vir suiwer sensors is die offsetkalibrasie moeiliker, omdat dit óf 'n drukleesstelsel benodig om die gekalibreerde drukwaarde te meet onder die atmosferiese drukomstandighede, of 'n drukbeheerder om die gewenste druk te verkry.
Die nuldrukkalibrasie van differensiële sensors is baie akkuraat omdat die kalibrasiedruk streng nul is. Aan die ander kant hang die kalibrasie -akkuraatheid wanneer die druk nie nul is nie, afhang van die werkverrigting van die drukbeheerder of metingstelsel.
Kies kalibrasiedruk
Die keuse van kalibrasiedruk is baie belangrik, aangesien dit die drukreeks bepaal wat die beste akkuraatheid bereik. In werklikheid, na kalibrasie, word die werklike offsetfout by die kalibrasiepunt tot die minimum beperk en bly dit op 'n klein waarde. Daarom moet die kalibrasiepunt gekies word op grond van die teikendrukbereik, en die drukbereik is moontlik nie in ooreenstemming met die werkreeks nie.
Om die uitsetspanning in 'n drukwaarde te omskep, word tipiese sensitiwiteit gewoonlik gebruik vir enkelpuntkalibrasie in wiskundige modelle, omdat die werklike sensitiwiteit dikwels onbekend is.
Nadat die offsetkalibrasie (PCAL = 0) uitgevoer is, toon die foutkurwe 'n vertikale offset relatief tot die swart kurwe wat die fout voor kalibrasie voorstel.
Hierdie kalibrasiemetode het strenger vereistes en hoër implementeringskoste in vergelyking met die een punt -kalibrasiemetode. In vergelyking met die puntkalibrasiemetode, kan hierdie metode egter die akkuraatheid van die stelsel aansienlik verbeter omdat dit nie net die offset kalibreer nie, maar ook die sensitiwiteit van die sensor kalibreer. Daarom kan werklike sensitiwiteitswaardes in foutberekening gebruik word in plaas van atipiese waardes.
Hier word kalibrasie uitgevoer onder toestande van 0-500 megapascals (volskaal). Aangesien die fout by die kalibreringspunte naby nul is, is dit veral belangrik om hierdie punte korrek in te stel om die minimum meetfout binne die verwagte drukreeks te verkry.
Sommige toepassings vereis dat 'n hoë akkuraatheid deur die hele drukreeks gehandhaaf moet word. In hierdie toepassings kan die multi-punt kalibrasiemetode gebruik word om die ideale resultate te verkry. In die multi-punt-kalibrasiemetode word nie net offset- en sensitiwiteitsfoute oorweeg nie, maar ook die meeste lineêre foute word in ag geneem. Die wiskundige model wat hier gebruik word, is presies dieselfde as die tweefase-kalibrasie vir elke kalibrasie-interval (tussen twee kalibrasiepunte).
Drie punt kalibrasie
Soos vroeër genoem, het lineêre fout 'n konsekwente vorm, en die foutkurwe voldoen aan die kromme van 'n kwadratiese vergelyking, met voorspelbare grootte en vorm. Dit geld veral vir sensors wat nie versterkers gebruik nie, aangesien die nie -lineariteit van die sensor fundamenteel gebaseer is op meganiese redes (veroorsaak deur die dun filmdruk van die silikonplaat).
Die beskrywing van lineêre foutkenmerke kan verkry word deur die gemiddelde lineêre fout van tipiese voorbeelde te bereken en die parameters van die polinoomfunksie te bepaal (A × 2+Bx+C). Die model wat verkry is na die bepaling van A, B en C is effektief vir sensors van dieselfde tipe. Hierdie metode kan effektief vergoed vir lineêre foute sonder die behoefte aan 'n derde kalibrasiepunt.
Postyd: Februarie 27-2025