Transducer calibration הוא תהליך יסוד במדעי מדידה, להבטיח כי כמויות פיזיות כגון לחץ, כוח, עקירה או טמפרטורה מומר אותות חשמליים עם דיוק ידוע.בין הפרמטרים הרבים המשפיעים על איכות ה calibration, שני לעמוד על ההשפעה הישירה שלהם על נאמנות מדידה: לינאריות ו Hysteresis. מאפיינים אלה לקבוע כמה גלגולים של תפוקה אמיתית לשכפל את טווח הקלט הרפואי שלהם, החל את ההשפעות האמיתי של יעילות גבוהה, החלת שיטות מדידה, החלת יעילותם של יעילותם של יעילותם של יעילותם של יעילות תעשייתית, והשגת יעילותם של יעילותם של שיטות מדידה, יישום יעיל.

הבנה של קוארנס ב Transducer Calibration

קוארסיטי מתאר את התואר שבו אות הפלט של טרנסדור הוא פרופורציה ישירות לקלט נמדד על טווחו שצוין. in a אידיאלי transducer, מזימה של פלט מול הזנת קו ישר לחלוטין.כל סטייה מן השורה האידיאלית זו מציגה שגיאה שיטתית שניתן לפצות רק באמצעות קיטוב זה או שיפורים עיצוביים.

טרנסנפורים אמיתיים לעתים רחוקות מציגים לינאריות מושלמת.הסטיה היא כפיה ההבדל המקסימלי בין עקומת ה calibration בפועל לבין קו ישר המתאים ביותר, לעתים קרובות באה לידי ביטוי כאחוז מהתפוקה בקנה מידה מלא. סטייה זו היא טעות לא ליניארית.

  • (ב) ⁇ :0) אי-לינימיות (INL)reaFLT) 1:1 – היציאה הכוללת מן השורה האידיאלית על פני טווח המדידה המלא.
  • (FLT:0) אי-לינאריות (DNL)אנדרופט 1:1 - וריאציות בגודל שלב בין ערכי קלט סמוכים, קריטי בפלט דיגיטלי כגון ממירים אנלוגיים-לספרתיים.

אי לינאריות יכולה לנבוע מאפקטים פיזיים כגון אי-לינאריות מעיינות מכנית, משיכה מגנטית בזמני התחדשות משתנים, או וריאציות תרמיות במדדים של מתח למחצה.בתאים לטעון, למשל, עיוותים מתפתלים עשויים לייצר פלט מעט מעוקל, בעוד שבטרנכי לחץ, diaphragm de יכול לעקוב אחר מערכת יחסים לא ליניארית בלחץ גבוה.

במהלך ה calibration, טכנאים קובעים מערכת יחסים בין קלטי התייחסות ידועים לבין הפלט הטרנסנפורמטיבי.אם אי-לינאריות היא נוכחת, רווח פשוט ותיקון מלמטה אינו מספיק.במקום, מודלים מתמטיים מתוחכמים יותר – כגון אינטרפולציה ליניארית, התאמה פולינומית, או טבלאות חיפוש - מועסקים כדי למפות את הפלט הגלום לערכים המתמדנים בפועל.

סוגים של אי-לינאריות ומדדם

אי-לינאריות מוערכת בדרך כלל על ידי נטילת מספר נקודות קלט אפילו מעוקלות על פני הטווח.השורה הטובה ביותר ניתן לקבוע על ידי שיטת ריבועים לפחות, או על ידי עוגן הקו באפס ונקודות בקנה מידה מלא (end-point ליניאריות) קצה קצה קצה-נקודתי (סוף-נקודתינאריות) היא הנפוצה ביותר במפרטים טרנסנפצים כי זה פשוט ליישר קשר ולקשר ישירות לשגיאה המקסימלית בשימוש מעשי, לפעמים, נייחים פחותים, אולי פחות.

עבור טרנסנפורמטים עם לא ליניאריות נמוכה מאוד - כגון דיוק LVDTs - השגיאה עשויה להיות פחות מ 0.1% של קנה מידה מלא. לעומת זאת, כמה חיישנים לחץ עבה של סרט יכול להציג לא ליניאריות מעל 1%. הבנת גודל של לא לינאריות מדריך את אסטרטגיית ה calibration: אם הלא ליניאריות היא קטנה יחסית לדיוק הנדרש, פשוט עלייה ומספיק תיקון; אחרת, ריבוי דרכים, באמצעות עקומה, הוא צורך.

הבנה של Hysteresis ב Transducer Calibration

Hysteresis מתייחס התלות של הפלט של טרנספורקס על ההיסטוריה של הקלט, לא רק הערך המיידי שלה. כאשר הקלט גדל מאפס לסקאלה מלאה ולאחר מכן ירד לאחור, התפוקה ברמת קלט נתונה במהלך המחזור הגדל בדרך כלל שונה מזה במהלך מחזור ההפחתה.זה הבדל הוא היסטריה שגיאות.

Hysteresis נובע ממנגנונים פיזיים שונים בהתאם לסוג ה- Transducer:

  • (FLT:0) היסטריה מכנית של hysteresissFIRLT:1) - בשל חיכוך פנימי, תופעות לוואי גמישות, או עיוות פלסטי באביב, diaphragms, או צינורות בורדון.
  • (FLT:0 Magnetic hysteresissFIRLT:1) - נפוץ inductive and magnetostrictive Transducers, הנגרמת על ידי תנועה של קיר דומיין ומגנטיות חוזרת.
  • (FLT:0) ההיסטריה הסטרנסיס (HsteresissFIRLT:1) תוצאות מעיכוב איזון תרמי או תכונות חומרים תלויות טמפרטורה, לעתים קרובות נראה גלאי טמפרטורה התנגדות (RTDs) ותרמוסקופים תחת שינויים מהירים בטמפרטורות.
  • (ב) ⁇ :0 (היסטריה חשמלית) hysteresisFLT:1) - מתרחשת ב transducersant עקב lag קוטביזציה בחומרים דיאלקטריים.

Hysteresis הוא בדרך כלל קוונטי ההבדל המקסימלי בין הפלט לקלט מסוים במהלך הענפים עולים וירידה של מחזור ההפלה, אשר ביטא כאחוז של פלט בקנה מידה מלא.טעות זו מטרידה במיוחד ביישומים שבהם מחזורי קלט לעתים קרובות, כגון חיישנים הלחץ במערכות בקרה המנוע או חיישנים במיקומים לא לינאריות, אשר יכול להיות מתוקן באמצעות מיפוי דטרנטימי, זה מציג אפקט תיקון אחד גורם תיקון אחד.

סטטי לעומת דינמי Hysteresis

ב calibration, היסטריה סטטית נמדדת על ידי יישום קלטות לאט מספיק כדי לחסל את ההשפעות תלויות הזמן.ה transducer הוא עבר באמצעות ערכים גוברים וירידה, והפלט הוא נרשם לאחר ייצוב. דינמי היסטריה, מצד שני, כולל אפקטים נוספים של זמן התגובה הסופי של טרנסדוקנר והוא רלוונטי יותר במערכות בזמן אמת.

שיטות סטנדרטיות של קיטור, כגון אלה המתוארים ב-FLT:0IEEEFLT:1 והנחיות ISO, מומלץ כי היסטריה תוערך לפחות שלושה מחזורים מלאים כדי להבטיח את החזרה.הלאה ההיסטריה צריך גם להיות נמדד במספר נקודות טמפרטורה כי היסטריה לעתים קרובות מחמירה עם טמפרטורה קיצונית.

ה הבין-משחק בין קווירנס לבין Hysteresis ב Calibration

קוארסיטי וההיסטריה מטופלים לעתים קרובות בנפרד, אבל ההשפעה המשולבת שלהם היא מה שבסופו של דבר קובע את תקציב השגיאה הכולל של טרנסנפצ'ר. A Transducer עשוי להיות ליניאריות מעולה אך עני היסטריה, או להיפך. לדוגמה, מדד דלגן יכול להציע היסטרנסיות נמוכה מאוד (בדרך כלל <0.1% FS) אבל עשוי להראות אי-לינאריות גבוהה עקב השפעות סטיות משמעותיות, אך עלול להיות סובל מאפקטים מגנטיים.

במהלך ה calibration, אי הוודאות המדידה הכוללת היא השילוב שורש-sum-square של אי-לינאריות, היסטריה, חזרות ורכיבי שגיאות אחרים. לכן, דוחות קליברציה צריכים לרשום לינאריות וhysteresis כתורמים נפרדים. אלגוריתמים תיקון שמנסים לפצות על אי-לינאריות, אך להתעלם מהיסטריה ישאירו טעות חמורה, במיוחד ביישומים מתקדמים של שינוי נתונים, אך לעתים קרובות, אך ורק לאחר מכן, אך ורק ברזולוציה מתקדמת, אך ורק ברזולוציה מתקדמת, אך ורק ברזולוציה של שיטות זיכרון.

דוגמה מעשית: לחץ Transducer Calibration

שקול את ה calibration של לחץ ⁇ טיבי טרנפורר בשימוש בעיתונות הידראולית.אם ה- transducer הוא calibrated רק על הלחץ הגדל, השגיאה ההיסטריה עשויה להישאר חבויה עד שהלחץ יורד.במחזור עיתונות הכולל טעינה ו unloading, ההיסטריה עלולה לגרום הבדל קריאה של 0.5% FS, המוביל לשליטה לא מדויקת על ידי גירוי וזיכרון יכול להפעיל את האלגוריתם האחרון של שינוי.

חשיבותה של קוארסיטי וה Hysteresis ב Calibration

קליברציה היא תהליך של הקמת מערכת יחסים בין הפלט הטרנסנפורמטיבי לבין ערך קלט אמיתי.אם לינאריות וhysteresis אינם אחראים, שגיאות המדידה המתקבלות יכולות לחלחל לכשלים במערכת.במכשירים רפואיים - כגון משאבות או מערכות ניטור המטופל - לא לינאריות במשחת לחץ יכול לגרום שגיאות, בעוד היסטריה בזרימה מסוכנת עלולה לגרום להפסדים של סוללות.

נהלי קיטוב כוללים את הגורמים האלה:

  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) [15] ,ב[[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ,0) ,החזרות מחזוריות (FLT:1) - לבדוק את יכולת ההחזרה ולזהות את השפעות המיזוג.

התקנים כגון ISO 10012 ו- ANSI / NCSL Z540 דורשים כי תעודות קליברציה כוללים את ערכי הלא-לינאריות ו-hysteresis. נתונים אלה חיוניים לעקביות ולחיזוי האופן שבו ה- Transducer יפעל בסביבה המיועדת שלו.

קביעת Hysteresis ו Linearity ב- Calibration Reports

כאשר עובר אורח נשלח ל calibration, המעבדה בדרך כלל יבצעה ציון מלא של 5 נקודות או 11 נקודות בכיוונים עולים ויורדים.הלא ליניאריות המדווחת היא הסטייה המקסימלית מהשורה הישרה הטובה ביותר באמצעות כל הנקודות (שני הכיוונים) או בנפרד עבור כל אחד מהכיוון אם היסטריה היא גדולה.

טכניקות לשיפור קווירנטיות ולהפחית את Hysteresis

שיפור לינאריות וצמצום ההיסטריה ניתן לגשת הן משלב העיצוב הטרנסנפורמטיבי והן בתהליך ההלחמה. להלן הן טכניקות מוכחות המשמשות בתעשייה ובמחקר.

עיצוב-Level Approaches

  • (FLT:0) מבחר אווירי של FLT:1 - השתמש בחומרים עם חיכוך פנימי נמוך, כגון quartz או סיליקון חד-קריסטל יחיד, אשר מציג hysteresis מכני מינימלית.עבור טרנסנפצים מגנטיים, לבחור fers עם לולאות היסטראס צר או להשתמש חיישנים אפקט הול-אפקט כי להימנע חומרים מגנטיים לחלוטין.
  • (FLT:0)Geometric OptimizationFLT:1 - עיצוב אלמנטים עם עיוות אלסטי ליניארי.לדוגמה, באמצעות diaphragm עם בוס מרכזי יכול לינארי את מערכת היחסים בין הלחץ לדיסקציה בחיישנים לחץ קיבולי.
  • (FLT:0) מעגלי פיצוי פליליים 1FLT:1 - Integrate microcontrollers עם משככי קלוריות מאוחסנים בזיכרון. , הרבה טרנסנפורמטים חכמים מודרניים לפצות על אי לינאריות וhysteresis בזמן אמת באמצעות משוואות פולינומיות או שולחנות חיפוש.
  • (FLT:0) ייצוב ייצוב TemperatureייצובFLT:1 - לשמור על טרנספורר בטמפרטורה קבועה או להשתמש חיישני טמפרטורה על שבב לתקן היסטריה מושרה תרמי.

טכניקות של קלוריות

  • (FLT:0) תנאי מקדים מוקדמים להגדרה: 1 (בכפוף למחזורים בטווח מלא לפני שחברון ליישב מתח מכני והיערכות לתחומים מגנטיים.
  • (FLT:0)Polinomial או spline interpolationtureFLT:1 - השתמש בכושר פולינומי גבוה יותר (למשל, סדר שלישי) לתיקון אי לינאריות. עבור היסטריה, ליישם עקומת תיקון תלוית כיוון.
  • (FLT:0 Two-pass calibrationFLT:1) בצע קלמנט קורקציה ראשונה, ולאחר מכן קללה מעולה המשלבת את הלולאה ההיסטריה. חלק מהמערכות משתמשות ב"מודל ההיסטריה" המעדכן את כיוון הקלט משתנה.
  • (FLT:0) שימוש בסטנדרטים של התייחסות עם היסטריה נמוכה (HsteresisFLT) 1:1 - ודא כי ציוד ה calibration עצמו מציג היסטריה בלתי סבירה, כך שהיסטריה המדוייקת שייכת לטרנפק תחת מבחן.

עבור יישומים תובעניים מאוד - כגון מדידה של כוח דיוק בבדיקות חומריות - שילוב כל הטכניקות האלה יכול לדחוף את הלא-לינאריות השונית ואת ההיסטריה מתחת ל-0.011% מהסקאלה המלאה.

יישומים שבהם קווירנס ו Hysteresis הם קריטיים

אוויר והגנת

במערכות בקרת מטוסים, נטיות טרנסג'נדרים במעשה חייב להיות היסטריה נמוכה מאוד כדי להבטיח את פני השטח של שליטה חוזרת על פני השטח מיקום.לא ליניאריות בחיישנים נתונים אוויריים (מערכות תאוט-סטטיות) יכול להוביל לגבהים שגויים או קריאה מהירה, שילוב בטיחות.קלבריציה של חיישנים אלה מבוצעת תחת תנאים סטטיים ודינמיים עם דבקות קפדנית לסטנדרטים צבאיים כגון MIL-STD62.

מכשירים רפואיים

משאבות אינפוזיה מסתמכות על חיישני לחץ כדי לזהות אומציות. Hysteresis בחיישנים אלה יכול לגרום אזעקה כוזבת או קרישי קרישה מופחתת. Linearization של חיישני זרימה מבטיח משלוח מדויק של תרופות על פני טווח של שערי זרימה. ונווטטורים דורשים לחץ וזרימה עוברי זרם עם שילוב ליניאריות ו-hysteresis שגיאות מתחת 0.5% כדי לשמור על בטיחות המטופל.

בקרת תהליכים תעשייתיים

בצמחים כימיים, לחץ ומדרומי טמפרטורה מתואמים עם דיוק גבוה כדי לשמור על איכות המוצר.לא לינאריות במדר לחץ שונה למדידת זרימה יכול להציג שגיאות כי מורכב לאורך זמן, המשפיעות על חישובים של איזון המוני.

בדיקות רכב

במהלך בדיקות דינמיום מנוע, טורנטים מומנט חייב להציג היסטריה נמוכה למדוד במדויק את ספייקים טראנס-נטק.טע המשמשים בבדיקת תאונות דורשות לינאריות בתוך 0.05% כדי לשחזר את ההיסטוריה של כוח נכון. Hysteresis in accelerometers יכול לעוות את פרופילי deceleration נמדד, המוביל לאבחון בטיחות מטעה.

מסקנה

קוארנסיות והיסטריה הם מאפיינים יסודיים הקובעים את הדיוק והאמינות של מדידות טרנסנפורמטיביות, בעוד לינאריות מתארת את מידת התפוקה לקלט, היסטריה תופסת את אפקט הזיכרון שגורם לקריאות שונות בהתאם לכיוון הקלט.שניים חייבים להיות מאופיין במהלך דחיסה הכרחית כדי להבטיח ששגיאות מדידה מובות מובנות ומפחיתות באמצעות עיצוב זה, טכניקות קירור, וטכנולוגיות מתקדמות, כמו גם אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים קריטיים, כמו גם, כמו גם, כמו גם, כמו גם, כדי להשיג סטנדרטים קריטיים, כמו גם, כמו גם, כמו גם, כדי להשיג, כדי להשיג סטנדרטים קריטיים, כמו גם אלגוריתמים, כדי להבטיח כי הם, כדי להבטיח כי הם יעילים, כמו גם אלגוריתמים של אבטחה, כמו גם אלגוריתמים, כמו גם אלגוריתמים, כגון, כדי להבטיח כיעדויות קריטיים, כמו גם, כגון, כדי להבטיח כיעדויות קריטיים של אבטחה, כדי להבטיח כיעדויות קריטיים, כמו גם, כמו גם, כמו גם, כדי להבטיח כיעדויות קריטיים, כדי להבטיח כיעדויות קריטיים, כמו גם, כדי להבטיח כיעדויות קריטיים,