Разумная кампенсацыя памылакДатчыкі ціскугэта ключ да іх прымянення. Датчыкі ціску ў асноўным маюць памылку адчувальнасці, памылку зрушэння, памылку гістэрэзісу і лінейную памылку. У гэтым артыкуле будуць прадстаўлены механізмы гэтых чатырох памылак і іх уплыў на вынікі тэстаў. У той жа час ён увядзе метады каліброўкі ціску і прыклады для павышэння дакладнасці вымярэння.
У цяперашні час на рынку існуе вялікая разнастайнасць датчыкаў, што дазваляе інжынерам -канструктарам выбіраць датчыкі ціску, неабходныя для сістэмы. Гэтыя датчыкі ўключаюць у сябе як самыя асноўныя трансфарматары, так і больш складаныя датчыкі з высокай інтэграцыяй з чып-схемамі. З -за гэтых адрозненняў інжынеры -канструктары павінны імкнуцца кампенсаваць памылкі вымярэнняў у датчыках ціску, што з'яўляецца важным этапам забеспячэння таго, каб датчыкі адпавядалі патрабаванням праектавання і прыкладання. У некаторых выпадках кампенсацыя таксама можа палепшыць агульную прадукцыйнасць датчыкаў у дадатках.
Канцэпцыі, разгледжаныя ў гэтым артыкуле, прымяняюцца да распрацоўкі і прымянення розных датчыкаў ціску, якія маюць тры катэгорыі:
1. Асноўная альбо некампенсаваная каліброўка;
2. Існуе каліброўка і кампенсацыя тэмпературы;
3. Ён мае каліброўку, кампенсацыю і ўзмацненне.
Зрушэнне, каліброўка дыяпазону і кампенсацыя тэмпературы могуць быць дасягнуты праз сеткі рэзістараў тонкай плёнкі, якія выкарыстоўваюць лазерную карэкцыю ў працэсе ўпакоўкі. Гэты датчык звычайна выкарыстоўваецца ў спалучэнні з мікракантролерам, а ўбудаванае праграмнае забеспячэнне мікракантролера самога ўсталёўвае матэматычную мадэль датчыка. Пасля таго, як мікракантролер чытае выходнае напружанне, мадэль можа пераўтварыць напружанне ў значэнне вымярэння ціску праз трансфармацыю аналага-лічбавага пераўтваральніка.
Самая простая матэматычная мадэль для датчыкаў - гэта функцыя перадачы. Мадэль можа быць аптымізавана на працягу ўсяго працэсу каліброўкі, а яе сталасць павялічыцца з павелічэннем пунктаў каліброўкі.
З метралагічнай пункту гледжання, памылка вымярэння мае даволі строгае вызначэнне: яна характарызуе розніцу паміж вымяраным ціскам і фактычным ціскам. Аднак, як правіла, непасрэдна немагчыма атрымаць фактычны ціск, але яго можна ацаніць пры дапамозе адпаведных стандартаў ціску. Метролагі звычайна выкарыстоўваюць інструменты з дакладнасцю па меншай меры ў 10 разоў вышэй, чым вымяранае абсталяванне ў якасці стандартаў вымярэнняў.
З -за таго, што некалібраваныя сістэмы могуць пераўтварыць толькі выходнае напружанне ў ціск пры дапамозе тыповых адчувальнасці і зрушэння значэнняў.
Гэтая незалічаная першапачатковая памылка складаецца з наступных кампанентаў:
1. Памылка адчувальнасці: велічыня генеруемых памылак прапарцыйная ціску. Калі адчувальнасць прылады вышэй, чым тыповае значэнне, памылка адчувальнасці будзе ўсё большай функцыяй ціску. Калі адчувальнасць ніжэй, чым тыповае значэнне, памылка адчувальнасці будзе зніжэннем функцыі ціску. Прычына гэтай памылкі звязана са зменамі ў працэсе дыфузіі.
2. Памылка зрушэння: З -за пастаяннага вертыкальнага зрушэння на працягу ўсяго дыяпазону ціску, змены дыфузіі трансфарматара і карэкцыі карэкціроўкі лазера прывядуць да зрушэння памылак.
3. Памылка адставання: У большасці выпадкаў памылку адставання можна цалкам ігнараваць, таму што крэмніевыя пласціны маюць высокую механічную калянасць. Звычайна памылку гістэрэзісу трэба ўлічваць толькі ў сітуацыях, калі адбываюцца значныя змены ціску.
4. Лінейная памылка: Гэта фактар, які аказвае адносна невялікі ўплыў на зыходную памылку, якая выклікана фізічнай нелінейнасцю крамянёвай пласціны. Аднак для датчыкаў з узмацняльнікамі таксама павінна быць уключана нелінейнасць узмацняльніка. Лінейная крывая памылак можа быць увагнутай крывой або выпуклай крывой.
Каліброўка можа ліквідаваць або значна паменшыць гэтыя памылкі, у той час як метады кампенсацыі звычайна патрабуюць вызначэння параметраў фактычнай функцыі перадачы сістэмы, а не проста з выкарыстаннем тыповых значэнняў. У працэсе кампенсацыі можна выкарыстоўваць Potentiometers, рэгуляваныя рэзістары і іншае абсталяванне, у той час як праграмнае забеспячэнне можа больш гнутка рэалізаваць гэтую працу па кампенсацыі памылак.
Метад каліброўкі адной кропкі можа кампенсаваць зрушэнне памылак, выключыўшы дрэйф у нулявой кропцы функцыі перадачы, і гэты тып метаду каліброўкі называецца аўтаматычным нулявым. Каліброўка, як правіла, ажыццяўляецца пры нулявым ціску, асабліва ў дыферэнцыяльных датчыках, паколькі дыферэнцыяльны ціск звычайна 0 у намінальных умовах. Для чыстых датчыкаў каліброўка зрушэння складаней, паколькі яна альбо патрабуе сістэмы чытання ціску для вымярэння яго калібраванага значэння ціску ва ўмовах атмасфернага ціску ў навакольным асяроддзі, альбо кантролера ціску для атрымання патрэбнага ціску.
Каліброўка нулявога ціску дыферэнцыяльных датчыкаў вельмі дакладная, паколькі ціск каліброўкі строга роўны нулю. З іншага боку, дакладнасць каліброўкі, калі ціск не роўны нулю, залежыць ад выканання кантролера ці ціску.
Выберыце ціск каліброўкі
Выбар ціску каліброўкі вельмі важны, бо вызначае дыяпазон ціску, які дасягае найлепшай дакладнасці. На самай справе, пасля каліброўкі, фактычная памылка зрушэння мінімізуецца ў кропцы каліброўкі і застаецца з невялікім значэннем. Такім чынам, кропка каліброўкі павінна быць выбрана на аснове мэтавага дыяпазону ціску, і дыяпазон ціску можа не адпавядаць працоўным дыяпазонам.
Для пераўтварэння выходнага напружання ў значэнне ціску, тыповая адчувальнасць звычайна выкарыстоўваецца для каліброўкі адзінай кропкі ў матэматычных мадэлях, паколькі фактычная адчувальнасць часта невядомая.
Пасля выканання каліброўкі зрушэння (PCAL = 0) крывая памылкі паказвае вертыкальнае зрушэнне адносна чорнай крывой, якая прадстаўляе памылку перад каліброўкай.
Гэты метад каліброўкі мае больш жорсткія патрабаванні і больш высокія выдаткі на рэалізацыю ў параўнанні з метадам каліброўкі адной кропкі. Аднак, у параўнанні з метадам каліброўкі кропкі, гэты метад можа значна палепшыць дакладнасць сістэмы, паколькі ён не толькі калібруе зрушэнне, але і калібруе адчувальнасць датчыка. Такім чынам, у разліку памылак, замест атыповых значэнняў могуць быць выкарыстаны фактычныя значэнні адчувальнасці.
Тут каліброўка ажыццяўляецца ва ўмовах 0-500 мегапаскалаў (поўная маштаб). Паколькі памылка ў кропках каліброўкі блізкая да нуля, асабліва важна правільна ўсталяваць гэтыя кропкі, каб атрымаць мінімальную памылку вымярэння ў межах чаканага дыяпазону ціску.
Некаторыя прыкладанні патрабуюць высокай дакладнасці, якую трэба падтрымліваць на працягу ўсяго дыяпазону ціску. У гэтых дадатках для атрымання найбольш ідэальных вынікаў можна выкарыстоўваць шматкропны метад каліброўкі. У метадзе шматбаковай каліброўкі разглядаюцца не толькі зрушэнне і адчувальнасць, але і большасць лінейных памылак улічваюцца. Матэматычная мадэль, якая выкарыстоўваецца тут, сапраўды такая ж, як двухступенная каліброўка для кожнага інтэрвалу каліброўкі (паміж двума кропкамі каліброўкі).
Тры кропкі каліброўкі
Як ужо згадвалася раней, лінейная памылка мае паслядоўную форму, і крывая памылка адпавядае крывой квадратычнага раўнання з прадказальным памерам і формай. Асабліва гэта тычыцца датчыкаў, якія не выкарыстоўваюць узмацняльнікі, бо нелінейнасць датчыка ў прынцыпе заснавана на механічных прычынах (выкліканы ціскам тонкай плёнкі крэмнійнай пласціны).
Апісанне лінейных характарыстык памылак можна атрымаць шляхам вылічэння сярэдняй лінейнай памылкі тыповых прыкладаў і вызначэння параметраў палінома (A × 2+BX+C). Мадэль, атрыманая пасля вызначэння A, B і C, эфектыўная для датчыкаў аднаго тыпу. Гэты метад можа эфектыўна кампенсаваць лінейныя памылкі без неабходнасці трэцяй кропкі каліброўкі.
Час паведамлення: люты-27-2025