Kompensimi i arsyeshëm i gabimit tësensorë presioniështë çelësi i aplikimit të tyre. Sensorët e presionit kryesisht kanë gabim të ndjeshmërisë, gabim të kompensimit, gabim të histerezës dhe gabim linear. Ky artikull do të prezantojë mekanizmat e këtyre katër gabimeve dhe ndikimin e tyre në rezultatet e provës. Në të njëjtën kohë, ajo do të prezantojë metoda të kalibrimit të presionit dhe shembuj të aplikimit për të përmirësuar saktësinë e matjes.
Aktualisht, ka një larmi të gjerë sensorë në treg, i cili lejon inxhinierët e projektimit të zgjedhin sensorët e presionit të kërkuar për sistemin. Këta sensorë përfshijnë si transformatorët më themelorë ashtu edhe sensorë më komplekse të integrimit të lartë me qarqet në chip. Për shkak të këtyre ndryshimeve, inxhinierët e projektimit duhet të përpiqen të kompensojnë gabimet e matjes në sensorët e presionit, që është një hap i rëndësishëm për të siguruar që sensorët të plotësojnë kërkesat e projektimit dhe të aplikimit. Në disa raste, kompensimi gjithashtu mund të përmirësojë performancën e përgjithshme të sensorëve në aplikacione.
Konceptet e diskutuara në këtë artikull janë të zbatueshme për hartimin dhe aplikimin e sensorëve të ndryshëm të presionit, të cilat kanë tre kategori:
1. Kalibrimi themelor ose i pakompensuar;
2. Ka kalibrimin dhe kompensimin e temperaturës;
3. Ka kalibrim, kompensim dhe amplifikim.
Kompensimi, kalibrimi i vargut dhe kompensimi i temperaturës të gjitha mund të arrihen përmes rrjeteve të hollë të rezistencës së filmit, të cilat përdorin korrigjimin e lazerit gjatë procesit të paketimit. Ky sensor zakonisht përdoret në lidhje me një mikrokontrollues, dhe programi i ngulitur i vetë mikrokontrolluesit krijon modelin matematikor të sensorit. Pasi mikrokontrolluesi të lexojë tensionin e daljes, modeli mund ta shndërrojë tensionin në një vlerë të matjes së presionit përmes transformimit të konvertuesit analog-dixhital.
Modeli më i thjeshtë matematikor për sensorët është funksioni i transferimit. Modeli mund të optimizohet gjatë gjithë procesit të kalibrimit, dhe pjekuria e tij do të rritet me rritjen e pikave të kalibrimit.
Nga një këndvështrim metrologjik, gabimi i matjes ka një përkufizim mjaft të rreptë: karakterizon ndryshimin midis presionit të matur dhe presionit aktual. Sidoqoftë, zakonisht nuk është e mundur të merret drejtpërdrejt presioni aktual, por mund të vlerësohet duke përdorur standardet e duhura të presionit. Metrologët zakonisht përdorin instrumente me një saktësi të paktën 10 herë më të larta se pajisjet e matura si standarde të matjes.
Për shkak të faktit se sistemet e pakalibruara mund të shndërrojnë vetëm tensionin e daljes në presion duke përdorur ndjeshmëri tipike dhe vlera të kompensimit.
Ky gabim fillestar i pakalibruar përbëhet nga përbërësit e mëposhtëm:
1. Gabimi i ndjeshmërisë: Madhësia e gabimit të gjeneruar është proporcionale me presionin. Nëse ndjeshmëria e pajisjes është më e lartë se vlera tipike, gabimi i ndjeshmërisë do të jetë një funksion në rritje i presionit. Nëse ndjeshmëria është më e ulët se vlera tipike, gabimi i ndjeshmërisë do të jetë një funksion në rënie i presionit. Arsyeja e këtij gabimi është për shkak të ndryshimeve në procesin e difuzionit.
2. Gabimi i kompensimit: Për shkak të kompensimit të vazhdueshëm vertikal në të gjithë gamën e presionit, ndryshimet në difuzionin e transformatorit dhe korrigjimin e rregullimit të lazerit do të rezultojnë në gabime të kompensimit.
3. Gabimi i vonesës: Në shumicën e rasteve, gabimi i vonesës mund të injorohet plotësisht sepse meshat e silikonit kanë ngurtësi të lartë mekanike. Në përgjithësi, gabimi i histerezës duhet të konsiderohet vetëm në situata kur ka një ndryshim të rëndësishëm në presion.
4. Gabim linear: Ky është një faktor që ka një ndikim relativisht të vogël në gabimin fillestar, i cili është shkaktuar nga jolineariteti fizik i meshës së silikonit. Sidoqoftë, për sensorët me amplifikatorë, duhet të përfshihet edhe jolineariteti i amplifikatorit. Kurba e gabimit linear mund të jetë një kurbë konkave ose një kurbë konveks.
Kalibrimi mund të eliminojë ose zvogëlojë në masë të madhe këto gabime, ndërsa teknikat e kompensimit zakonisht kërkojnë përcaktimin e parametrave të funksionit aktual të transferimit të sistemit, në vend se thjesht të përdorin vlera tipike. Potenciometrat, rezistorët e rregullueshëm dhe pajisjet e tjera mund të përdoren të gjitha në procesin e kompensimit, ndërsa softveri mund të zbatojë më fleksibël këtë punë të kompensimit të gabimit.
Metoda e kalibrimit me një pikë mund të kompensojë gabimet e kompensimit duke eleminuar lëvizjen në pikën zero të funksionit të transferimit, dhe kjo lloj metode e kalibrimit quhet zero automatike. Kalibrimi i kompensimit zakonisht kryhet me presion zero, veçanërisht në sensorët diferencialë, pasi presioni diferencial është zakonisht 0 në kushte nominale. Për sensorët e pastër, kalibrimi i kompensuar është më i vështirë sepse ose kërkon një sistem të leximit të presionit për të matur vlerën e tij të presionit të kalibruar nën kushtet e presionit atmosferik të ambientit, ose një kontrollues presioni për të marrë presionin e dëshiruar.
Kalibrimi i presionit zero të sensorëve diferencialë është shumë i saktë sepse presioni i kalibrimit është rreptësisht zero. Nga ana tjetër, saktësia e kalibrimit kur presioni nuk është zero varet nga performanca e kontrolluesit të presionit ose sistemi i matjes.
Zgjidhni presionin e kalibrimit
Përzgjedhja e presionit të kalibrimit është shumë e rëndësishme pasi përcakton gamën e presionit që arrin saktësinë më të mirë. Në fakt, pas kalibrimit, gabimi aktual i kompensimit minimizohet në pikën e kalibrimit dhe mbetet në një vlerë të vogël. Prandaj, pika e kalibrimit duhet të zgjidhet bazuar në gamën e presionit të synuar, dhe diapazoni i presionit mund të mos jetë në përputhje me gamën e punës.
Për të kthyer tensionin e daljes në një vlerë presioni, ndjeshmëria tipike zakonisht përdoret për kalibrimin e pikës së vetme në modelet matematikore sepse ndjeshmëria aktuale shpesh është e panjohur.
Pas kryerjes së kalibrimit të kompensimit (PCAL = 0), kurba e gabimit tregon një kompensim vertikal në lidhje me kurbën e zezë që përfaqëson gabimin para kalibrimit.
Kjo metodë e kalibrimit ka kërkesa më të rrepta dhe kosto më të larta zbatimi në krahasim me metodën e kalibrimit të një pikë. Sidoqoftë, krahasuar me metodën e kalibrimit të pikës, kjo metodë mund të përmirësojë ndjeshëm saktësinë e sistemit sepse jo vetëm që kalibron kompensimin, por edhe kalibron ndjeshmërinë e sensorit. Prandaj, në llogaritjen e gabimit, vlerat aktuale të ndjeshmërisë mund të përdoren në vend të vlerave atipike.
Këtu, kalibrimi kryhet në kushte 0-500 megapascals (shkallë e plotë). Meqenëse gabimi në pikat e kalibrimit është afër zeros, është veçanërisht e rëndësishme të vendosni saktë këto pika në mënyrë që të merrni gabimin minimal të matjes brenda intervalit të pritshëm të presionit.
Disa aplikacione kërkojnë saktësi të lartë për t'u mbajtur në të gjithë gamën e presionit. Në këto aplikacione, metoda e kalibrimit me shumë pika mund të përdoret për të marrë rezultatet më ideale. Në metodën e kalibrimit me shumë pika, merren parasysh gabimet jo vetëm të kompensimit dhe ndjeshmërisë, por edhe shumica e gabimeve lineare merren parasysh. Modeli matematikor i përdorur këtu është saktësisht i njëjtë me kalibrimin me dy faza për secilin interval kalibrimi (midis dy pikave të kalibrimit).
Kalibrimi me tre pika
Siç u përmend më herët, gabimi linear ka një formë të qëndrueshme, dhe kurba e gabimit përputhet me kurbën e një ekuacioni kuadratik, me madhësi dhe formë të parashikueshme. Kjo është veçanërisht e vërtetë për sensorët që nuk përdorin amplifikatorë, pasi jolineariteti i sensorit bazohet thelbësisht në arsye mekanike (të shkaktuara nga presioni i hollë i filmit të meshës së silikonit).
Përshkrimi i karakteristikave të gabimit linear mund të merret duke llogaritur gabimin mesatar linear të shembujve tipikë dhe përcaktimin e parametrave të funksionit polinom (A × 2+BX+C). Modeli i marrë pas përcaktimit të A, B dhe C është efektiv për sensorët e të njëjtit lloj. Kjo metodë mund të kompensojë në mënyrë efektive gabimet lineare pa pasur nevojë për një pikë të tretë të kalibrimit.
Koha e Postimit: Shkurt-27-2025