Қате қателіктерді өтеуҚысым датчиктеріолардың қолданылуының кілті болып табылады. Қысым датчиктеріне негізінен сезімталдық қатесі, офсеттік қате, гистерезис қатесі және сызықтық қате бар. Бұл мақалада осы төрт қателік тетіктерін және олардың тест нәтижелеріне әсері енгізіледі. Сонымен бірге, бұл өлшеу дәлдігін жақсарту үшін қысымды калибрлеу әдістері мен қолданбалы мысалдар енгізіледі.
Қазіргі уақытта нарықта сенсорлардың алуан түрлі сенсорлары бар, бұл дизайнерлік инженерлерге жүйеге қажетті қысым датчиктерін таңдауға мүмкіндік береді. Бұл сенсорлардың құрамына ең негізгі трансформаторлар да, чип тізбектері бар жоғары интеграцияланған датчиктер де кіреді. Осы айырмашылықтардың арқасында дизайн инженерлері қысым датчиктеріндегі өлшеу қателерін өтеуге тырысуы керек, бұл сенсорлардың дизайн мен қолданбалы талаптарға сай болуын қамтамасыз етудегі маңызды қадам болып табылады. Кейбір жағдайларда, өтемақы қосымшалардағы сенсорлардың жалпы жұмысын жақсартуы мүмкін.
Осы мақалада талқыланған ұғымдар үш санаты бар түрлі қысым датчиктерін жобалауға және қолдануға қолданылады:
1. Негізгі немесе өтелмеген калибрлеу;
2. Калибрлеу және температураны өтеу;
3. Ол калибрлеу, өтемақы және күшейтуге ие.
Офсеттік, ауқымды калибрлеу және температураны өтеуге барлық жіңішке киноколистер арқылы қол жеткізуге болады, бұл орауыш процесінде лазерлік түзетуді қолданады. Бұл сенсор әдетте микроконтроллермен бірге қолданылады және микроконтроллердің ендірілген бағдарламалық жасақтамасы сенсордың математикалық моделін белгілейді. Микроконтроллер шығыс кернеуін оқығаннан кейін, модель кернеуді аналогтық-сандық түрлендіргіштің өзгеруі арқылы қысымның өлшеу мәніне айналдыруы мүмкін.
Сенсорлардың қарапайым математикалық моделі - аударым функциясы. Үлгіні бүкіл калибрлеу процесінде оңтайландыруға болады, ал оның жетілу мерзімі калибрлеу нүктелерінің жоғарылауымен артады.
Метрологиялық тұрғыдан өлшеу қателігі өте қатаң анықтама бар: ол өлшенген қысым мен нақты қысым арасындағы айырмашылықты сипаттайды. Алайда, әдетте нақты қысымды тікелей алу мүмкін емес, бірақ оны тиісті қысым стандарттарын қолдану арқылы бағалауға болады. Метрологтар әдетте өлшенген жабдықты өлшеу стандарттары ретінде кем дегенде 10 есе жоғары дәлдікті қолданады.
Талаланбаған жүйелердің шығыс кернеуіне типтік сезімталдықты және офсеттік мәндерді қолдана отырып, тек қысымға кернеуді түрлендіре алады.
Бұл бейтарап бастапқы қате келесі компоненттерден тұрады:
1. Сезімталдық қатесі: пайда болған қатенің шамасы қысымға пропорционалды. Егер құрылғының сезімталдығы әдеттегі мәннен жоғары болса, сезімталдық қатесі қысымның жоғарылауы болып табылады. Егер сезімталдық типтік мәннен төмен болса, сезімталдық қатесі қысымның төмендеу функциясы болады. Бұл қатенің себебі диффузиялық процестің өзгеруіне байланысты.
2. Офсеттік қателік: Тұрақты тік офсатқа байланысты барлық қысым диапазонында трансформатордың өзгеруіне және лазерлік реттеудің өзгеруіне байланысты өзгерістер офсеттік қателіктерге әкеледі.
3 Жалпы, гистерезис қателігін тек қысымның айтарлықтай өзгерген жағдайында ғана ескеру қажет.
4. Сызықтық қате: Бұл кремний вафлиінің физикалық бейімділігіне байланысты бастапқы қатеге қатысты аз әсер ететін фактор. Алайда, күшейткіштері бар датчиктер үшін күшейткіштің сызықты еместігі де қосылуы керек. Сызықтық қате қисық сызық қисығы немесе дөңес қисық болуы мүмкін.
Калибрлеу осы қателіктерді жоя алады немесе азайта алады, ал өтемақы әдістері, әдетте, әдеттегі мәндерді қолданудан гөрі жүйенің нақты беру функциясының параметрлерін анықтауды талап етеді. Потенциометрлер, реттелетін резисторлар және басқа да аппараттық құралдарды өтеу процесінде қолдануға болады, ал бағдарламалық жасақтама бұл қатені өтеу жұмыстарын икемді түрде жүзеге асыра алады.
Бір нүктені калибрлеу әдісі ауысымның нөлдік нүктесінде жою арқылы офсеттік қателерді өтеуі мүмкін, ал беру функциясының нөлдік нүктесінде, ал калибрлеу әдісінің бұл түрі автоматты түрде нөлдеу деп аталады. Офсеттік калибрлеу әдетте нөлдік қысыммен, әсіресе дифференциалды датчиктерде орындалады, өйткені дифференциалды қысым әдетте номиналды жағдайда 0 болады. Таза датчиктер үшін, офсеттік калибрлеу қиынырақ, себебі бұл қысым оқу жүйесін немесе қалаған қысым алу үшін қысым контроллерінің калибрленген қысым мәнін өлшеу үшін қысымды оқуды қажет етеді.
Дифференциалдық датчиктердің нөлдік қысымды калибрлеу өте дәл, себебі калибрлеу қысымы қатаң нөлге тең. Екінші жағынан, қысым нөлге тең болған кезде калибрлеу дәлдігі қысым контроллерінің немесе өлшеу жүйесінің жұмысына байланысты болады.
Калибрлеу қысымын таңдаңыз
Калибрлеудің қысымын таңдау өте маңызды, өйткені ол ең жақсы дәлдікке қол жеткізеді. Шын мәнінде, калибрлеуден кейін, нақты офсеттік қате калибрлеу нүктесінде азайтылады және аз мөлшерде қалады. Сондықтан калибрлеу нүктесі мақсатты қысым диапазонына қарай таңдалуы керек және қысым диапазоны жұмыс ауқымына сәйкес келмеуі мүмкін.
Шығарылатын кернеуді қысымның қысымына түрлендіру үшін, әдетте, тән сезімталдық, әдетте, математикалық модельдерде бір нүктеде калибрлеу үшін қолданылады, себебі нақты сезімталдық жиі белгісіз.
Офсеттік калибрлеуді (PCAL = 0) орындағаннан кейін қате қисық сызық Калибрлеу алдында қатені білдіретін қара қисық сызыққа қатысты тік офсетті көрсетеді.
Бұл калибрлеу әдісі бір нүктелі калибрлеу әдісімен салыстырғанда қатаң талаптар мен жоғары нәтижелерге ие. Алайда, нүкте калибрлеу әдісімен салыстырғанда бұл әдіс жүйенің дәлдігін едәуір жақсарта алады, өйткені ол тек офсетті калибрлеп қана қоймай, сенсордың сезімталдығын да калибрлейді. Сондықтан, қателерді есептеу кезінде сезімталдықтың нақты мәндерін атиптік мәндердің орнына пайдалануға болады.
Мұнда калибрлеу 0-500 мегапаскаль (толық масштабтағы) жағдайында орындалады. Калибрлеу нүктелеріндегі қате нөлге жақын болғандықтан, күтілетін қысым диапазонында минималды өлшеу қатесін алу үшін осы тармақтарды дұрыс орнату өте маңызды.
Кейбір қолданбалар барлық қысым диапазонында сақталатын жоғары дәлдікті қажет етеді. Бұл қосымшаларда ең жақсы нәтиже алу үшін көп нүктелі калибрлеу әдісі қолданылуы мүмкін. Көп нүктелі калибрлеу әдісінде, тек офсеттік және сезімталдықтың қателіктері ескерілмейді, бірақ сонымен қатар сызықты қателер де ескеріледі. Мұнда қолданылатын математикалық модель әр калибрлеу аралығы үшін екі кезеңді калибрлеумен бірдей (екі калибрлеу нүктелері арасында).
Үш нүкте калибрлеу
Жоғарыда айтылғандай, сызықтық қатенің дәйекті формасы бар, ал қате қисық сызық сызығы, болжамды өлшемі мен пішіні бар квадрат теңдеудің қисығына сәйкес келеді. Бұл әсіресе күшейткіштерді пайдаланбайтын датчиктер үшін дұрыс, өйткені сенсордың сызықты емес, механикалық себептерге негізделмеген (кремний вафлиінің жұқа қабығынан туындаған).
Сызықтық қателердің сипаттамасын сипаттау үшін әдеттегі мысалдардың орташа сызықтық қатесін есептеу және полиномдық функцияның параметрлерін анықтау арқылы алуға болады (A × 2 + BX + C). A, B және C анықтағаннан кейін алынған модель бірдей типтегі сенсорларға тиімді. Бұл әдіс сызықты қателерді үшінші калибрлеудің қажеттілігінсіз тиімді түрде өтей алады.
POST TIME: Feb-27-2025