Что такое калибровка датчика - определение и ее применение

Мы используем разные системы и типы оборудования для измерения различных физических величин. Точность измерения зависит от различных факторов. Оборудование, используемое для измерений, может потерять свою точность при использовании при более высоких температурах, высокой влажности или в условиях влажности, подвергаться деградации, подвергаться внешним ударам и т. Д. Это можно наблюдать как погрешность измерения. Для устранения этой ошибки и внесения необходимых изменений в методы калибровки оборудования используются. Сегодня датчики используются для различных измерений. Существуют датчики для измерения температуры, цвета, влажности и т. Д. Калибровка датчика играет решающую роль в устранении ошибок в измерениях датчиков.

Что такое калибровка датчика?

Датчики - это электронные устройства. Они чувствительны к изменениям в их рабочей среде. Нежелательные и внезапные изменения в рабочих условиях датчиков дают нежелательные выходные значения. Таким образом, ожидаемый результат отличается от измеренного. Это сравнение ожидаемого и измеренного выходных сигналов называется калибровкой датчика.

Калибровка датчика играет решающую роль в повышении производительности датчика. Он используется для измерения структурных ошибок, вызванных датчиками. Разница между ожидаемым значением и измеренным значением датчика называется структурной ошибкой.

Принцип работы

Калибровка датчика помогает повысить производительность и точность датчиков. Есть два хорошо известных процесса, в которых калибровка датчиков выполняется в различных отраслях. В первом методе компании добавляют к своим производственным единицам процесс калибровки внутри компании, чтобы выполнить индивидуальную калибровку датчиков. Здесь компания также добавляет в свою конструкцию необходимое оборудование для коррекции выходного сигнала датчика. Таким образом, калибровка датчика может быть изменена в соответствии с требованиями конкретного приложения. Но этот процесс увеличивает время выхода на рынок.

В качестве альтернативы этому процессу внутренней калибровки несколько компаний-производителей предоставляют пакеты датчиков с высококачественным датчиком MEMS автомобильного уровня вместе с полной калибровкой на уровне системы. В этот процесс компании включают встроенную цифровую схему и программное обеспечение, чтобы помочь разработчикам улучшить функциональность и производительность датчиков. Чтобы сократить время разработки продукта и количество компонентов, в него включены цифровые схемы, такие как регулировка напряжения и методы фильтрации аналоговых сигналов. Для повышения общей производительности и функциональности встроенный процессор снабжен сложными алгоритмами объединения датчиков. Некоторые из сложных встроенных алгоритмов обработки сигналов также помогают сократить время производства, что позволяет ускорить выход на рынок.

Стандартный справочный метод

Здесь выходной сигнал датчика сравнивается со стандартным физическим эталоном, чтобы узнать ошибку в некоторых датчиках. Примеры калибровки сенсора линейки и измерительные стержни. Для датчиков температуры - кипящая вода при 100 ° C. Тройная точка воды. Для акселерометров - «сила тяжести на поверхности земли постоянна 1G».

Методы калибровки

Для датчиков используются три стандартных метода калибровки. Они-

• Калибровка по одной точке.
• Двухточечная калибровка.
• Подбор многоточечной кривой.

Прежде чем изучать эти методы, мы должны знать концепцию характеристической кривой. Каждый датчик имеет характеристическую кривую, которая показывает реакцию датчика на заданное входное значение. В процессе калибровки эта характеристическая кривая датчика сравнивается с его идеальным линейным откликом.

Некоторые термины, используемые с характеристической кривой:

• Смещение - это значение сообщает нам, выше или ниже выходной сигнал датчика идеального линейного отклика.
• Чувствительность или крутизна - это скорость изменения выходного сигнала датчика. Разница в наклоне показывает, что выходной сигнал датчика изменяется с другой скоростью, чем идеальный отклик.
• Линейность - не все датчики имеют линейную характеристическую кривую в заданном диапазоне измерений.

Калибровка по одной точке используется для исправления ошибок смещения датчика, когда требуется точное измерение только одного уровня и датчик является линейным. Датчики температуры обычно калибруются по одной точке.

Двухточечная калибровка используется для исправления ошибок наклона и смещения. Эта калибровка используется в тех случаях, когда датчику известно, что выходной сигнал датчика является достаточно линейным во всем диапазоне измерения. Здесь необходимы два эталонных значения - эталонный высокий, эталонный минимум.

Многоточечная аппроксимация кривой используется для датчиков, которые не являются линейными в диапазоне измерения и требуют некоторой аппроксимации кривой для получения точных измерений. Подгонка многоточечной кривой обычно выполняется для термопар, когда они используются в очень горячих или очень холодных условиях.

Для всего вышеупомянутого процесса калибровки характеристические кривые датчиков строятся и сравниваются с линейным откликом, и ошибка известна.

Приложения для калибровки датчика

Простыми словами калибровку датчика можно определить как сравнение между желаемым выходом и измеренным выходом. Эти ошибки могут быть вызваны разными причинами. Некоторые из ошибок, наблюдаемых в датчиках, - это ошибки из-за неправильной установки нуля, ошибки из-за смещения диапазона датчика, ошибки из-за механического повреждения и т. Д. Калибровка не похожа на настройку.

Процесс калибровки включает размещение DUT-'Тестируемого устройства' в конфигурациях, инерционные входные стимулы для датчика которых известны, что помогает нам определять фактические ошибки в измерениях.

Процесс калибровки помогает нам определить следующие результаты:

• В DUT ошибок не обнаружено.
• Обнаружена ошибка, и корректировка не производится.
• Выполняется корректировка для устранения ошибки, и ошибка исправляется до желаемого уровня.

Для калибровки датчика используются модели датчиков. Калибровка датчика применяется в системах управления для отслеживания и корректировки процессов управления. Автоматические системы также применяют калибровку датчика, чтобы получить безошибочные результаты.

Использование калибровки датчика

Процесс калибровки используется для повышения производительности и функциональности системы. Это помогает уменьшить количество ошибок в системе. Откалиброванный датчик дает точные результаты и может использоваться в качестве эталонного показания для сравнения.

С увеличением количества встроенных технологий и небольшими размерами датчиков многие датчики интегрируются на одном кристалле. Необнаруженные ошибки в одном датчике могут привести к ухудшению работы всей системы. Важно откалибровать датчик, чтобы получить точную работу автоматизированных систем. Какие стандартные эталоны используются для калибровки датчиков температуры?