Za mjerenje različitih fizikalnih veličina koristimo različite sustave i vrste opreme. Točnost mjerenja ovisi o raznim čimbenicima. Oprema koja se koristi za mjerenja može izgubiti svoju preciznost kada se koristi na višim temperaturama, visokim udjelima vlage ili vlage, podvrgava se razgradnji, izlaže vanjskim udarcima itd. To se može promatrati kao pogreška u mjerenju. Za rješavanje ove pogreške i uvođenje potrebnih promjena koriste se metode kalibracije opreme. Danas se senzori koriste za različita mjerenja. Postoje senzori za mjerenje temperature, boje, vlage itd. Kalibracija senzora igra presudnu ulogu u uklanjanju pogrešaka u mjerenjima senzora.
Što je kalibracija senzora?
Senzori su elektronički uređaji. Osjetljivi su na promjene u svom radnom okruženju. Neželjene i nagle promjene u radnom okruženju senzora daju neželjene izlazne vrijednosti. Stoga se očekivani izlaz razlikuje od izmjerenog. Ova usporedba između očekivanog i izmjerenog učinka naziva se kalibracija senzora.
Kalibracija senzora igra presudnu ulogu u povećanju performansi senzora. Koristi se za mjerenje strukturnih pogrešaka uzrokovanih senzorima. Razlika između očekivane vrijednosti i izmjerene vrijednosti senzora poznata je kao strukturna pogreška.
Princip rada
Kalibracija senzora pomaže u poboljšanju performansi i točnosti senzora. Postoje dva dobro poznata procesa u kojima kalibraciju senzora obavlja industrija. U prvoj metodi tvrtke dodaju interni postupak kalibracije u svoju proizvodnu jedinicu kako bi izvršile pojedinačnu kalibraciju senzora. Ovdje tvrtka također dodaje potreban hardver u svoj dizajn za korekciju izlaza senzora. Ovim postupkom, kalibracija senzora može se promijeniti tako da odgovara zahtjevima specifičnim za primjenu. Ali ovaj postupak povećava vrijeme za izlazak na tržište.
Alternativa ovom internom postupku kalibracije, nekoliko proizvodnih tvrtki nudi pakete senzora s visokokvalitetnom automobilskom kvalitetom MEMS senzor zajedno s kompletnom kalibracijom na razini sustava. U ovaj postupak tvrtke uključuju ugrađene digitalne sklopove i softver koji pomažu dizajnerima da poboljšaju funkcionalnost i performanse senzora. Kako bi se smanjilo vrijeme dizajna proizvoda i broj komponenata, uključeni su digitalni sklopovi poput regulacije napona i tehnika filtriranja analognih signala. Da bi se poboljšale ukupne performanse i funkcionalnost, ugrađeni procesor ima sofisticirane algoritme za fuziju senzora. Neki od sofisticiranih algoritama za obradu signala na brodu također pomažu u smanjenju vremena proizvodnje omogućujući brže vrijeme izlaska na tržište.
Standardna referentna metoda
Ovdje se izlaz senzora uspoređuje sa standardnom fizičkom referencom kako bi se znala pogreška u nekim senzorima. Primjeri kalibracije senzora su ravnala i mjerni štapići, za temperaturne senzore - kipuća voda na 100 ° C, trostruka točka vode, za akcelerometre - 'gravitacija je konstantna 1G na površini zemlje'.
Kalibracijske metode
Postoje tri standardne metode kalibracije koje se koriste za senzore. Oni su-
- Kalibracija u jednoj točki.
- Kalibracija u dvije točke.
- Ugradnja više krivulja u više točaka.
Prije poznavanja ovih metoda moramo znati pojam karakteristične krivulje. Svaki senzor ima karakterističnu krivulju koja pokazuje odgovor senzora na zadanu ulaznu vrijednost. U postupku kalibracije, ova karakteristična krivulja senzora uspoređuje se s idealnim linearnim odzivom.
Neki od pojmova koji se koriste s karakterističnom krivuljom su-
- Pomak - Ova vrijednost nam govori je li izlaz senzora veći ili manji od idealnog linearnog odziva.
- Osjetljivost ili nagib - Ovo daje brzinu promjene izlaza senzora. Razlika u nagibu pokazuje da se izlaz senzora mijenja brzinom različitom od idealne reakcije.
- Linearnost - nemaju svi senzori linearnu karakterističnu krivulju u zadanom mjernom području.
Kalibracija u jednoj točki koristi se za ispravljanje pogrešaka pomicanja senzora kada je potrebno točno mjerenje samo jedne razine, a senzor je linearan. Senzori temperature obično su kalibrirani u jednoj točki.
Kalibracija u jednoj točki
Kalibracija u dvije točke koristi se za ispravljanje pogrešaka nagiba i pomicanja. Ova se kalibracija koristi u slučajevima kada senzor znamo da je izlaz senzora razumno linearan u mjernom području. Ovdje su potrebne dvije referentne vrijednosti - referenca High, reference Low.
Kalibracija u dvije točke
Višetočkovno prilagođavanje krivulje koristi se za senzore koji nisu linearni u mjernom području i kojima je potrebno određivanje krivulje za dobivanje točnih mjerenja. Prilagođavanje krivulje u više točaka obično se izvodi za termoparove kada se koriste u ekstremno vrućim ili izuzetno hladnim uvjetima.
Za sve gore navedene postupke kalibracije crtaju se karakteristične krivulje senzora i uspoređuju se s linearnim odzivom i pogreškom.
Primjene kalibracije senzora
Jednostavno se kalibracija senzora može definirati kao usporedba između željenog i izmjerenog izlaza. Te pogreške mogu biti uzrokovane raznim razlozima. Neke pogreške uočene na senzorima su pogreške zbog nepravilne reference nule, pogreške zbog pomaka u rasponu senzora, pogreške zbog mehaničkih oštećenja, itd. Kalibracija nije slična podešavanju.
Proces kalibracije uključuje stavljanje DUT-'Uređaja pod test 'u konfiguracije čiji su inercijski ulazni podražaji za senzor poznati, što nam pomaže utvrditi stvarne pogreške u mjerenjima.
Proces kalibracije pomaže nam u određivanju sljedećih rezultata-
- Na DUT-u nije zabilježena pogreška.
- Uočena je pogreška i nije izvršeno podešavanje.
- Prilagođavanje se vrši radi uklanjanja pogreške i pogreška se ispravlja na željenu razinu.
Za kalibraciju senzora koriste se modeli senzora. Kalibracija senzora primjenjuje se u sustavima upravljanja za nadzor i podešavanje procesa upravljanja. Automatski sustavi također primjenjuju kalibraciju senzora kako bi dobili rezultate bez pogrešaka.
Upotreba kalibracije senzora
Postupak kalibracije koristi se za povećanje performansi i funkcionalnosti sustava. Pomaže u smanjenju pogrešaka u sustavu. Kalibrirani senzor daje točne rezultate i može se koristiti kao referentno očitanje za usporedbu.
S povećanjem ugrađene tehnologije i male veličine senzora, mnogi su senzori integrirani u jedan čip. Neotkrivene pogreške na jednom senzoru mogu prouzročiti degradaciju cijelog sustava. Važno je kalibrirati senzor kako bi se postigla precizna izvedba automatiziranih sustava. Koje su standardne reference korištene za umjeravanje senzori temperature ?
