|
|
|
ТОЧНОСТЬПравда, когда говорят о точности датчика, чаще всего подразумевают его неточность или погрешность измерений. Под погрешностью измерений, как правило, понимают величину максимального расхождения между отображениями реального и идеального сенсоров. Считается, что измеренное значение соответствует реальному с определенной степенью достоверности (см. раздел 2.20). Погрешность датчика можно также представить в виде разности между значением, вычисленным по выходному сигналу датчика, и реальным значением поданного входного сигнала. к примеру, рассмотрим линейный датчик перемещений. В идеальном случае, если его чувствительность Ъ равна 1 мВ/мм, при смещении объекта на 1 мм напряжение на выходе должно измениться на 1 мВ. Однако на практике при перемещении объекта на расстояние ^ = 10 мм выходное напряжение изменилось на 10.5 мВ, г.е. S= 10.5 мВ. Преобразовав это значение при помощи инверсной передаточной функции, получим, что при таком напряжении перемещение объекта должно быть равным sx = S/b = 10.5 мм, т.е. на 0.5 мм больше действительного. Вот эти 0.5 мм и являются погрешностью измерений. Точность — очень важная характеристика любого датчика. Следовательно, можно утверждать, что в пределах 10-мм диапазона абсолютная погрешность измерений данного датчика составляет 0.5 мм, а в относительных единицах она равна: (0.5 мм/10 мм)х 100% = 5%. Если при отсутствии случайных ошибок каждый раз при повторении этого эксперимента будет наблюдаться погрешность, равная 0.5 мм, говорят, что датчик в диапазоне 10 мм имеет систематическую погрешность, равную 0.5 мм. Но, как правило, случайные ошибки всегда присутствуют, поэтому на практике систематическая погрешность чаще всего представляется в виде среднего значения из множества экспериментальных значений. На рис. 2.2А отображена идеальная или теоретическая передаточная функция. В реальной жизни любой датчик обладает теми или иными недостатками. Толстой линией на рисунке выделена одна из реальных передаточных функций, которые не обязательно являются линейными и монотонными. Реальная функция почти никогда не совпадает с идеальной. Даже когда датчики изготавливаются в идентичных условиях, из-за разницы в материалах, в мастерстве работников, ошибок разработчиков, производственных допусков и т.п., их передаточные функции всегда будут различаться друг от друга. Однако все они не должны выходить за пределы определенной зоны, лежащей в границах предельно допустимых погрешностей, которые находятся от линии идеальной передаточной функции на расстоянии ±Д. Следовательно, разница между реальной и идеальной передаточной функцией «5 всегда должна быть меньше или равна Д. Для примера рассмотрим ситуацию, когда входной сигнал датчика равен х (рис. 2.2А). В идеальном случае при этом выходной сигнал должен быть равен У, что соответствует точке z на передаточной функции. Вместо этого по реальной функции при значении х мы попадем в точку Z, и, следовательно, получим выходной сигнал, равный У, соответствующий точке z' на идеальной передаточной функции, той, в свою очередь, должен соответствовать входной сигнал х'. Поскольку х' < х, погрешность измерений в данном случае будет равна -S. На точность сенсоров влияют такие характеристики как: гистерезис, мертвая зона, параметры калибровки, повторяемость сенсоров от партии к партии и воспроизводимость погрешностей, которые будут рассмотрены в следующих разделах. Предельно допустимые погрешности обычно соответствуют самым худшим рабочим характеристикам сенсоров. Из рис. 2.2Б видно, что при более корректном проведении калибровки (к примеру, при проведении калибровки на большем количестве точек), калибровочная кривая проходит ближе к реальным передаточным функциям, что означает повышение точности измерений. На практике пределы допустимых погрешностей устанавливаются не вокруг идеальной передаточной функции, а относительно калибровочной кривой. Допустимые пределы становятся меньше, если они не включают в себя погрешности, связанные с различиями сенсоров от партии к партии, а также когда они относятся только к одному специально откалиброванному датчику. Все это повышает точность измерении, однако значительно повышает стоимость, из-за чего во многих ситуациях эти методы не могут быть применены. Погрешность сенсоров может быть представлена в следующих видах: 1. Непосредственно в единицах измеряемой величины (А), 2. В процентах от значения максимального входного сигнала, 3. В единицах выходного сигнала. к примеру, погрешность пьезорезистивного датчика давления с диапазоном входных сигналов 100 кПа и диапазоном выходных сигналов 10 Ом можно определить следующим образом: ±0.5%, ±500 Па или ±0.05 Ом. В современных датчиках точность часто характеризуется величиной статистической ошибки измерений (см. раздел 2.20), учитывающей влияние как систематических, так и случайных погрешностей, и не зависящих от ошибок, допущенных при определении передаточных функций..
Информация исключительно в ознакомительных целях. При использовании материалов этого сайта ссылка обязательна.Правообладатели статей являются их правообладателями. |
По вопросам размещения статей пишите на email:
|
