|
|
|
КАЛИБРОВКАЕсли производственные допуски на датчик и допуски на интерфейс (схемы преобразования сигналов) превышают требуемую точность системы, всегда необходимо проводить калибровку. к примеру, требуется измерить температуру с точностью ±0.5°С датчиком, по справочным данным обладающим погрешностью ± 1 °С. Это можно сделать только после проведения калибровки конкретного датчика, что необходимо для нахождения его индивидуальной передаточной функции, а также после проведения полной калибровки системы. В процессе проведения полной калибровки определяются коэффициенты, описывающие передаточную функцию всей системы в целом, включая датчик, интерфейсное устройство и АЦП. Математическое описание передаточной функции необходимо знать до начала проведения калибровки. Если выражение для передаточная функции является линейным (уравнение (2.1)), в процессе калибровки необходимо определить коэффициенты а и Ь, если экспоненциальным (уравнение (2.3)) — то коэффициенты а и к и т.д. Рассмотрим простой пример линейной передаточной функции. Поскольку для нахождения коэффициентов, описывающих прямую линию, необходимо иметь два уравнения, придется проводить калибровку, как минимум, в двух точках. Для примера возьмем полупроводниковый датчик температуры, построенный на основе прямосмещенного р-n перехода. С высокой степенью точности можно утверждать, что его передаточная функция (температура — входной сигнал, напряжение — выходной) является линейной и описывается уравнением: V=a + bt. (2.10) Для определения констант а и b датчик необходимо поместить в две среды: одну с температурой t], другую с температурой tv и измерить значения двух соответствующих напряжений: v, и v2. После чего надо подставить эти величины в выражение (2.10): и найти значения констант:
Для получения температуры из выходного напряжения, значение
измеренного напряжения необходимо подставить в инверсное выражение передаточной
функции.
В некоторых случаях одна из констант может быть заранее определена с достаточной степенью точности, тогда нет необходимости проведения калибровки в двух точках. Для того же самого датчика температуры с р-n переходом наклон передаточной функции b для определенного типа полупроводников обычно является хорошо воспроизводимой величиной. Тогда, если известно значение b для выбранного типа диода, к примеру, b = -0.002268 В/°С, достаточно провести калибровку только в одной точке для нахождения коэффициента а: а = vl + 0.002268 tv Для нелинейных функций калибровку требуется проводить более чем в двух точках. Количество необходимых калибровок диктуется видом математического выражения. Если передаточная функция моделируется полиноминальной зависимостью, число калибровочных точек выбирается в зависимости от требуемой точности. Поскольку, как правило, процесс калибровки занимает довольно много времени, для снижения стоимости изготовления сенсоров на производстве количество калибровочных точек задается минимальным. Применение кусочно-линейной аппроксимации является другим подходом к калибровке нелинейных сенсоров. Как упоминалось выше, любую кривую в пределах достаточно небольшого интервала можно заменить линейной функцией, описываемой уравнением (2.1). Поэтому нелинейную передаточную функцию можно представить в виде комбинации линейных отрезков, каждый из которых обладает своими собственными коэффициентами а и Ь. Во время измерений сначала необходимо определить на каком отрезке аппроксимационной функции находится полученное напряжение S, после чего выбрать соответствующие коэффициенты а и b и вычислить значение внешнего воздействия по уравнению. Для проведения калибровки сенсоров важно иметь точные физические эталоны, позволяющие моделировать соответствующие внешние воздействия. к примеру, при калибровке контактного датчика температуры его необходимо помещать либо в резервуар с водой, либо в «сухой колодец», в которых есть возможность точно регулировать температуру. При калибровке инфракрасных сенсоров требуется наличие черного тела, а для калибровки гигрометров — набор насыщенных растворов солей, используемых для поддержания постоянной относительной влажности в закрытом контейнере и т.д. Отсюда ясно видно, что точность последующих измерений напрямую связана с точностью проведения калибровки. .
Информация исключительно в ознакомительных целях. При использовании материалов этого сайта ссылка обязательна.Правообладатели статей являются их правообладателями. |
По вопросам размещения статей пишите на email:
|
