Wat is sensorkalibratie-definitie en zijn toepassing

We gebruiken verschillende systemen en soorten apparatuur voor het meten van verschillende fysieke grootheden. De nauwkeurigheid van de meting hangt af van verschillende factoren. De apparatuur die voor metingen wordt gebruikt, kan hun nauwkeurigheid verliezen bij gebruik bij hogere temperaturen, hoge vochtigheid of vochtigheid, onderhevig aan degradatie, onderworpen aan externe schokken, enz. Dit kan worden waargenomen als de fout in de meting. Om deze fout aan te pakken en de nodige wijzigingen aan te brengen in de kalibratiemethoden van de apparatuur worden gebruikt. Tegenwoordig worden sensoren gebruikt om verschillende metingen te doen. Er zijn sensoren om temperatuur, kleur, vochtigheid, enz. te meten... Sensorkalibratie speelt een cruciale rol bij het verwijderen van fouten in sensormetingen.

Wat is sensorkalibratie?

Sensoren zijn elektronische apparaten. Ze zijn gevoelig voor de veranderingen in hun werkomgeving. Ongewenste en plotselinge veranderingen in de werkomgeving van de sensoren geven ongewenste uitgangswaarden. De verwachte output verschilt dus van de gemeten output. Deze vergelijking tussen de verwachte output en de gemeten output wordt Sensorkalibratie genoemd.

Sensorkalibratie speelt een cruciale rol bij het verbeteren van de prestaties van de sensor. Het wordt gebruikt om de structurele fouten te meten die door sensoren worden veroorzaakt. Het verschil tussen de verwachte waarde en de gemeten waarde van de sensor staat bekend als de structurele fout.

Werkingsprincipe

Sensorkalibratie helpt bij het verbeteren van de prestaties en nauwkeurigheid van de sensoren. Er zijn twee bekende processen waarin sensorkalibratie wordt uitgevoerd door industrieën. Bij de eerste methode voegen bedrijven een intern kalibratieproces toe aan hun productie-eenheid om individuele kalibratie van de sensoren uit te voeren. Hier voegt het bedrijf ook de nodige hardware toe aan hun ontwerp voor correctie van de sensoroutput. Door dit proces kan de sensorkalibratie worden aangepast aan de toepassingsspecifieke vereisten. Maar dit proces verhoogt de time-to-market.

Als alternatief voor dit interne kalibratieproces bieden verschillende productiebedrijven sensorpakketten met een hoogwaardige MEMS-sensor voor auto's, samen met volledige kalibratie op systeemniveau. In dit proces nemen de bedrijven digitale schakelingen en software aan boord op om ontwerpers te helpen de functionaliteit en prestaties van de sensoren te verbeteren. Om de productontwerptijd en het aantal componenten te verminderen, zijn digitale circuits zoals spanningsregeling en analoge signaalfiltertechnieken opgenomen. Om de algehele prestaties en functionaliteit te verbeteren, is de ingebouwde processor voorzien van geavanceerde sensorfusie-algoritmen. Sommige van de geavanceerde signaalverwerkingsalgoritmen aan boord helpen ook bij het verkorten van de productietijd, waardoor een snellere time-to-market mogelijk wordt.

Standaard referentiemethode

Hier wordt de sensoroutput vergeleken met een standaard fysieke referentie om de fout in sommige sensoren te kennen. Voorbeelden van sensorkalibratie zijn linialen en meterstokken, voor temperatuursensoren - kokend water bij 100 ° C, drievoudig punt van water, voor versnellingsmeters - "zwaartekracht is constant 1G op het aardoppervlak".

Kalibratiemethoden

Er zijn drie standaard kalibratiemethoden die worden gebruikt voor sensoren. Ze zijn-

• Eenpuntskalibratie.
• Tweepuntskalibratie.
• Meerpuntscurve-aanpassing.

Voordat we deze methoden kennen, moeten we het concept van karakteristieke curve kennen. Elke sensor heeft een karakteristieke curve die de respons van de sensor op de gegeven ingangswaarde weergeeft. Tijdens het kalibratieproces wordt deze karakteristieke curve van de sensor vergeleken met zijn ideale lineaire respons.

Sommige van de termen die worden gebruikt met de karakteristieke curve zijn-

• Offset – Deze waarde vertelt ons of de sensoroutput hoger of lager is dan de ideale lineaire respons.
• Gevoeligheid of helling – Dit geeft de veranderingssnelheid van de sensoroutput. Een verschil in helling laat zien dat de sensoroutput met een andere snelheid verandert dan de ideale respons.
• Lineariteit – Niet alle sensoren hebben een lineaire karakteristieke curve over het gegeven meetbereik.

Eenpuntskalibratie wordt gebruikt om de sensoroffsetfouten te corrigeren wanneer nauwkeurige meting van slechts één niveau vereist is en de sensor lineair is. Temperatuursensoren zijn meestal op één punt gekalibreerd.

Tweepuntskalibratie wordt gebruikt om zowel hellings- als offsetfouten te corrigeren. Deze kalibratie wordt gebruikt in de gevallen waarin we weten dat de sensoruitvoer redelijk lineair is over een meetbereik. Hier zijn twee referentiewaarden nodig:referentie Hoog, referentie Laag.

Meerpuntscurve-aanpassing wordt gebruikt voor sensoren die niet lineair zijn over het meetbereik en die enige curve-aanpassing vereisen om nauwkeurige metingen te krijgen. Meerpuntscurve-aanpassing wordt meestal gedaan voor thermokoppels bij gebruik in extreem warme of extreem koude omstandigheden.

Voor al het bovenstaande kalibratieproces worden de karakteristieke curven van de sensoren getekend en vergeleken met de lineaire respons en is de fout bekend.

Toepassingen van sensorkalibratie

Sensorkalibratie kan in eenvoudige bewoordingen worden gedefinieerd als de vergelijking tussen de gewenste output en de gemeten output. Deze fouten kunnen verschillende oorzaken hebben. Sommige van de fouten die in sensoren worden gezien, zijn fouten als gevolg van onjuiste nulreferentie, fouten als gevolg van verschuivingen in het sensorbereik, fouten als gevolg van mechanische schade, enz. Kalibratie is niet hetzelfde als afstelling.

Het kalibratieproces omvat het plaatsen van het DUT-'Device Under Test' in configuraties waarvan de traagheidsinvoerstimuli voor de sensor bekend zijn, wat ons helpt om de werkelijke fouten in de metingen te bepalen.

Het kalibratieproces helpt ons om de volgende resultaten te bepalen-

• Geen fout genoteerd op de TU Delft.
• Er is een fout geconstateerd en er is geen aanpassing gemaakt.
• Er wordt een aanpassing gemaakt om de fout te verwijderen en de fout wordt gecorrigeerd tot het gewenste niveau.

Voor sensorkalibratie worden sensormodellen gebruikt. Sensorkalibratie wordt toegepast in besturingssystemen om de besturingsprocessen te bewaken en bij te sturen. Automatische systemen passen ook de sensorkalibratie toe om foutloze resultaten te krijgen.

Gebruik van sensorkalibratie

Het kalibratieproces wordt gebruikt om de prestaties en functionaliteit van het systeem te verbeteren. Het helpt bij het verminderen van fouten in het systeem. Een gekalibreerde sensor levert nauwkeurige resultaten en kan worden gebruikt als referentiemeting ter vergelijking.

Met de toename van de embedded technologie en de geringe afmetingen van sensoren, zijn veel sensoren geïntegreerd op één enkele chip. Onopgemerkte fouten in één sensor kunnen ervoor zorgen dat het hele systeem achteruitgaat. Het is belangrijk om de sensor te kalibreren om de nauwkeurige prestaties van de geautomatiseerde systemen te krijgen. Wat zijn de standaardreferenties die worden gebruikt voor de kalibratie van de temperatuursensoren?