Какво е калибриране на сензора - определение и приложение

Какво е калибриране на сензора - определение и приложение

Използваме различни системи и видове оборудване за измерване на различни физически величини. Точността на измерването зависи от различни фактори. Оборудването, използвано за измервания, може да загуби своята прецизност, когато се използва при по-високи температури, висока влага или условия на влажност, подлага се на деградация, подлага се на външни удари и т.н. ... Това може да се наблюдава като грешка в измерването. За отстраняване на тази грешка и извършване на необходимите промени в методите за калибриране на оборудването се използват. Днес сензорите се използват за извършване на различни измервания. Има сензори за измерване на температура, цвят, влажност и т.н. ... Калибрирането на сензора играе решаваща роля за отстраняване на грешките в измерванията на сензора.



Какво е калибриране на сензора?

Сензорите са електронни устройства. Те са чувствителни към промените в работната си среда. Нежеланите и внезапни промени в работната среда на сензорите дават нежелани изходни стойности. По този начин очакваната продукция се различава от измерената продукция. Това сравнение между очакваната мощност и измерената мощност се нарича калибриране на сензора.


Калибрирането на сензора играе решаваща роля за увеличаване на производителността на сензора. Използва се за измерване на структурните грешки, причинени от сензори. Разликата между очакваната стойност и измерената стойност на сензора е известна като структурна грешка.





Принцип на работа

Калибрирането на сензора помага за подобряване на производителността и точността на сензорите. Има два добре известни процеса, при които калибрирането на сензора се извършва от индустриите. При първия метод компаниите добавят вътрешен процес на калибриране към производствената си единица, за да извършат индивидуално калибриране на сензорите. Тук компанията също добавя необходимия хардуер към своя дизайн за корекция на изхода на сензора. По този процес калибрирането на сензора може да бъде променено, за да отговаря на специфичните за приложението изисквания. Но този процес увеличава времето за пускане на пазара.

Алтернативата на този вътрешен процес на калибриране, няколко производствени компании предлагат пакети сензори с висококачествен автомобилен клас MEMS сензор заедно с пълно калибриране на ниво система. В този процес компаниите включват вградена цифрова схема и софтуер, за да помогнат на дизайнерите да подобрят функционалността и производителността на сензорите. За да се намали времето за проектиране на продукта и броят на компонентите, са включени цифрови схеми като регулиране на напрежението и техники за филтриране на аналогов сигнал. За да подобри цялостната производителност и функционалност, вграденият процесор е снабден със сложни алгоритми за сливане на сензори. Някои от усъвършенстваните вградени алгоритми за обработка на сигнали също помагат за намаляване на времето за производство, позволявайки по-бързото време за пускане на пазара.



Стандартен референтен метод


Тук изходът на сензора се сравнява със стандартна физическа справка, за да се знае грешката в някои сензори. Примери за калибриране на сензора са линийки и измервателни пръчки, За температурни сензори- Кипяща вода при 100С, Тройна точка на водата, За акселерометри- „гравитацията е постоянна 1G на повърхността на земята”.

Методи за калибриране

Има три стандартни метода за калибриране, използвани за сензори. Те са-

  • Едноточково калибриране.
  • Двуточково калибриране.
  • Многоточков монтаж на крива.

Преди да познаваме тези методи, трябва да знаем концепцията за характеристичната крива. Всеки сензор има характеристична крива, която показва реакцията на сензора към дадената входна стойност. В процеса на калибриране тази характеристична крива на сензора се сравнява с идеалната му линейна реакция.

Някои от термините, използвани с характерната крива, са:

  • Offset - Тази стойност ни казва дали изходът на сензора е по-висок или по-нисък от идеалната линейна реакция.
  • Чувствителност или наклон - Това дава скоростта на промяна на изхода на сензора. Разликата в наклона показва, че изходът на сензора се променя с различна скорост от идеалната реакция.
  • Линейност - Не всички сензори имат линейна характеристична крива за дадения обхват на измерване.

Едноточково калибриране се използва за коригиране на грешките на отместването на сензора, когато се изисква точно измерване само на едно ниво и сензорът е линеен. Температурните сензори обикновено са калибрирани в една точка.

Едноточково калибриране

Едноточково калибриране

Двуточковото калибриране се използва за коригиране както на наклона, така и на отместването на грешките. Това калибриране се използва в случаите, когато датчика знаем, че изходът на сензора е сравнително линеен в диапазон на измерване. Тук са необходими две референтни стойности - референтен висок, референтен нисък.

Двуточково калибриране

Двуточково калибриране

Многоточковото приспособяване на кривата се използва за сензори, които не са линейни в обхвата на измерване и изискват известно приспособяване на кривата, за да се получат точните измервания. Многоточковото криво монтиране обикновено се прави за термодвойки, когато се използва в изключително горещи или изключително студени условия.

За всички горепосочени процеси на калибриране се изчертават характеристичните криви на сензорите и се сравняват с линейната реакция и грешка.

Приложения на калибрирането на сензора

Калибрирането на сензора с прости думи може да бъде определено като сравнение между желаната мощност и измерената мощност. Тези грешки могат да бъдат причинени от различни причини. Някои от грешките, наблюдавани в сензорите, са грешки поради неправилна нулева референция, грешки поради смяна в обхвата на сензора, грешка поради механични повреди и др ... Калибрирането не е подобно на настройката.

Процесът на калибриране включва поставяне на DUT-‘Устройство под тест ’в конфигурации, чиито инерционни входни стимули за сензора са известни, което ни помага да определим действителните грешки в измерванията.

Процесът на калибриране ни помага да определим следните резултати -

  • Няма грешка в DUT.
  • Забелязва се грешка и не се прави корекция.
  • Прави се корекция за отстраняване на грешката и грешката се коригира до желаното ниво.

За калибриране на сензора се използват сензорни модели. В системите за управление се прилага калибриране на сензора за наблюдение и регулиране на процесите на управление. Автоматичните системи също прилагат калибриране на сензора te, за да получат резултати без грешки.

Използване на сензора за калибриране

Процесът на калибриране се използва за увеличаване на производителността и функционалността на системата. Помага за намаляване на грешките в системата. Калибриран сензор осигурява точни резултати и може да се използва като референтно отчитане за сравнение.

С увеличаването на вградената технология и ниския размер на сензорите, много сензори са интегрирани в един чип. Неоткритите грешки в един сензор могат да доведат до влошаване на цялата система. Важно е да се калибрира сензор за да получите точната производителност на автоматизираните системи. Какви са стандартните референции, използвани за калибриране на температурни сензори ?