Vi bruger forskellige systemer og typer udstyr til måling af forskellige fysiske størrelser. Nøjagtigheden af målingen afhænger af forskellige faktorer. Det udstyr, der bruges til målinger, kan miste sin præcision, når det bruges ved højere temperaturer, høje fugtigheds- eller fugtighedsforhold, udsat for nedbrydning, udsættes for eksterne stød osv ... Dette kan observeres som fejlen i målingen. For at tackle denne fejl og foretage de nødvendige ændringer i udstyrets kalibreringsmetoder anvendes. I dag bruges sensorer til at foretage forskellige målinger. Der er sensorer til måling af temperatur, farve, fugtighed osv ... Sensorkalibrering spiller en afgørende rolle i fjernelsen af fejlene i sensormålinger.
Hvad er sensorkalibrering?
Sensorer er elektroniske enheder. De er følsomme over for ændringer i deres arbejdsmiljø. Uønskede og pludselige ændringer i sensorernes arbejdsmiljø giver uønskede outputværdier. Således adskiller det forventede output sig fra det målte output. Denne sammenligning mellem forventet output og målt output kaldes sensorkalibrering.
Sensorkalibrering spiller en afgørende rolle for at øge sensorens ydeevne. Det bruges til at måle strukturelle fejl forårsaget af sensorer. Forskellen mellem den forventede værdi og den målte værdi af sensoren er kendt som den strukturelle fejl.
Arbejdsprincip
Sensorkalibrering hjælper med at forbedre sensorernes ydeevne og nøjagtighed. Der er to velkendte processer, hvor sensorkalibrering udføres af industrier. I den første metode tilføjer virksomheder en intern kalibreringsproces til deres produktionsenhed for at udføre individuel kalibrering af sensorerne. Her tilføjer virksomheden også nødvendig hardware til deres design til korrektion af sensoroutput. Ved denne proces kan sensorkalibreringen ændres for at matche de applikationsspecifikke krav. Men denne proces øger tiden til markedet.
Alternativet til denne interne kalibreringsproces leverer adskillige fremstillingsvirksomheder sensorpakker af høj kvalitet til bilindustrien MEMS-sensor sammen med komplet kalibrering på systemniveau. I denne proces inkluderer virksomhederne et indbygget digitalt kredsløb og software, der hjælper designere med at forbedre sensorernes funktionalitet og ydeevne. For at reducere produktets designtid og komponenttælling er digitale kredsløb såsom spændingsregulering og analoge signalfiltreringsteknikker inkluderet. For at forbedre den samlede ydeevne og funktionalitet er den indbyggede processor udstyret med sofistikerede sensorfusionsalgoritmer. Nogle af de sofistikerede indbyggede signalbehandlingsalgoritmer hjælper også med at reducere produktionstiden, hvilket giver hurtigere tid til markedet.
Standard referencemetode
Her sammenlignes sensoroutputtet med en standard fysisk reference for at kende fejlen i nogle sensorer. Eksempler på sensorkalibrering er linealer og målestokke, til temperatursensorer- Kogende vand ved 100C, tredobbelt vandpunkt, til accelerometre- ”tyngdekraften er konstant 1G på jordens overflade”.
Kalibreringsmetoder
Der er tre standardkalibreringsmetoder, der anvendes til sensorer. De er-
- Kalibrering af ét punkt.
- To-punkts kalibrering.
- Multi-Point Curve Fitting.
Før vi kender disse metoder, skal vi kende begrebet karakteristisk kurve. Hver sensor har en karakteristisk kurve, der viser responsen fra senoren til den givne inputværdi. I kalibreringsprocessen sammenlignes denne karakteristiske kurve for sensoren med dens ideelle lineære respons.
Nogle af de udtryk, der bruges med karakteristikkurven, er-
- Offset - Denne værdi fortæller os, om sensorens output er højere eller lavere end det ideelle lineære respons.
- Følsomhed eller hældning - Dette giver hastigheden for ændring af sensoroutput. En hældningsforskel viser, at sensorens output ændres med en anden hastighed end det ideelle svar.
- Lineæritet - Ikke alle sensorer har en lineær karakteristikkurve over det givne måleområde.
Ét punkt kalibrering bruges til at korrigere sensor offset fejl, når nøjagtig måling af kun et enkelt niveau er påkrævet, og sensoren er lineær. Temperatursensorer er normalt ét punkt kalibreret.
Enpunktskalibrering
To-punktskalibrering bruges til at rette både hældnings- og offset-fejl. Denne kalibrering bruges i de tilfælde, hvor sensoren vi ved, at sensorudgangen er rimelig lineær over et måleområde. Her er der brug for to referenceværdier - reference High, reference Low.
To-punktskalibrering
Flerpunkts kurvetilpasning bruges til sensorer, der ikke er lineære over måleområdet og kræver en vis kurvetilpasning for at få de nøjagtige målinger. Multipunkts kurvetilpasning udføres normalt til termoelementer, når de anvendes under ekstremt varme eller ekstremt kolde forhold.
For al den ovennævnte kalibreringsproces tegnes sensorernes karakteristiske kurver og sammenlignes med den lineære respons og fejl er kendt.
Anvendelser af sensorkalibrering
Sensorkalibrering kan i enkle termer defineres som sammenligningen mellem det ønskede output og det målte output. Disse fejl kan skyldes forskellige årsager. Nogle af de fejl, der ses i sensorer, er fejl på grund af forkert nul-reference, fejl på grund af skift i sensorområdet, fejl på grund af mekanisk beskadigelse osv ... Kalibrering ligner ikke justering.
Kalibreringsprocessen inkluderer placering af DUT-'Enhed under test 'i konfigurationer, hvis inerti-input-stimuli til sensoren er kendt, hvilket hjælper os med at bestemme de faktiske fejl i målingerne.
Kalibreringsprocessen hjælper os med at bestemme følgende resultater-
- Ingen fejl bemærket på DUT.
- En fejl bemærkes, og der foretages ingen justering.
- Der foretages en justering for at fjerne fejlen, og fejlen korrigeres til det ønskede niveau.
Til sensorkalibrering anvendes sensormodeller. Sensorkalibrering anvendes i kontrolsystemer til at overvåge og justere kontrolprocesserne. Automatiske systemer anvender også sensorkalibrering for at få fejlfrie resultater.
Brug af sensorkalibrering
Kalibreringsprocessen bruges til at øge systemets ydeevne og funktionalitet. Det hjælper med at reducere fejl i systemet. En kalibreret sensor giver nøjagtige resultater og kan bruges som referencelæsning til sammenligning.
Med stigningen i den indlejrede teknologi og den lave størrelse af sensorer er mange sensorer integreret over en enkelt chip. Uopdagede fejl i en sensor kan medføre, at hele systemet nedbrydes. Det er vigtigt at kalibrere sensor for at få den nøjagtige ydeevne for de automatiserede systemer. Hvad er standardreferencer, der anvendes til kalibrering af temperaturfølere ?
