دقت و درستی سنسور فشار

مقدمه (تعریف و روش های محاسبه)

مطابق با کمیسیون بین المللی الکتروتکنیک (IEC) دقت و درستی سنسور فشار (Accuracy) بیانگر حداکثر انحراف مثبت یا منفی از منحنی مشخصه ایده آل است که از طریق آزمایش یک تجهیز تحت شرایط و پروسه مشخص بدست می آید. به عبارت دیگر بیانگر حداکثر تفاوت میان مقدار واقعی و مقدار گزارش داده شده (اندازه گیری شده) توسط تجهیز می باشد.

درستی کل (Total Accuracy) سنسور فشار بر اساس استاندارد IEC 61298-2 بیان می شود. این استاندارد مشخص می کند که درستی کل سنسور فشار شامل سه فاکتور Non-Linearity, Hysteresis, Non-Repeatability می باشد ولی این استاندارد روش محاسبه درستی کل سنسور فشار را بیان نمی کند.

معمولا سازندگان از سه روش کلی برای محاسبه درستی کل استفاده می کنند.

دقت (Precision ): بیان کننده میزان تفاوت نتایج حاصل است چند اندازه گیری متوالی می باشد.

در اکثر موارد تعریف دقت و درستی با یکدیگر اشتباه گرفته می شود.
دقت و درستی سنسور فشار از عوامل بسیار مهم در انتخاب آن است و تاثیر زیادی بر روی قیمت سنسور دارد.

درستی کل (Total Accuracy) می تواند به چند جزء تقسیم شود که عبارتند از:

Linearity

Hysteresis

Repeatability

Long term stability

Zero Offset

Span Offset

Temperature Error

خطی بودن (Linearity) : بیان کننده میزان خطی بودن سیگنال خروجی می باشد که معمولا به صورت درصدی از غیر خطی(Non-Linearity) بودن بیان می شود .

محاسبه درستی غیر خطی:

مطابق با استاندارد IEC سه روش End Point و Best Fit Straight Line و Best Fit Through Zero برای نشان دادن درستی غیر خطی (Non-Linearity) یا میزان غیر خطی بودن وجود دارد که روشBFSL و End Point رایج ترند.

در روش : (Terminal Point) End Point با در نظر گرفتن منحنی مشخصه خروجی سنسور یک خط مستقیم(ایده ال) از نقطه نقطه شروع به نقطه پایان منحنی ترسیم می کنیم، در این حالت خطای غیر خطی برابر است با حداکثر انحراف منحنی مشخصه از خط مستقیم (ایده آل). این مقدار با درصدی از FS یا FSO بیان می شود.

BFSL: Best Fit Straight Line

در این روش تولید کنندگان خروجی سنسور را به ازاء چندین نقطه (فشار ورودی) اندازه گیری می کنند. سپس یک خط مستقیم میان نقاط اندازه گیری شده و به موازات خط ایده آل به نحوی ترسیم می شود که کمترین فاصله ممکن با کلیه نقاط اندازه گیری شده را داشته باشد.

BFSL

در این حالت خطای غیر خطی برابر با میزان انحراف منحنی مشخصه از خط BFSL ترسیم شده می باشد و به عنوان درصدی از FS و FSO بیان می شود.

هیسترزیس (Hysteresis) : بستگی به تکنولوژی استفاده شد در سنسور دارد. بیانگر حداکثر تفاوت مقدار فشار اندازه گیری شده در یک نقطه مشخص از رنج (محدوده) فشار است، هنگامی که طی یک چرخه مشخص، فشار افزایش و کاهش می یابد. درستی هیسترزیس نیز معمولا به عنوان درصدی از FS بیان می شود.

تکرار پذیری (Repeatability) : بیانگر حداکثر تفاوت مقدار فشار اندازه گیری شده در یک نقطه مشخص از رنج (محدوده) فشار است، هنگامی که تحت شرایط کاملا یکسان، فشار فقط در یک جهت (افزایش یا کاهش) اندازه گیری می شود. درستی تکرار پذیری معمولا به صورت درصدی FS بیان می شود.

ثبات بلند مدت (Long term stability) : بیانگر میزان انحراف در مقدار فشار اندازه گیری شده توسط سنسور در شرایط عادی و یکسان در طول یک بازه زمانی مشخص است. معمولا درستی ثبات بلند مدت به عنوان درصدی از FS طی یک دوره 12 ماهه بیان می شود.

Zero Offset , Span Offset بیانگر میزان انحراف در مقدار فشار اندازه گیری شده توسط سنسور به ازاء کمترین و بیشترین نقطه فشار اندازه گیری است. اگر سنسور فشار به صورت کالیبره شده استفاده شود Zero Offset و Span Offset می تواند حذف شود ولی اگه به صورت کالیبره نشده استفاده شود باید مقدار آن ها در درستی کل سنسور لحاظ شود.

خطای دما (Temperature Error) :

دما یکی از مهمترین عوامل تاثیر گذار در درستی سنسور های فشار می باشد بنابراین هنگام بیان درستی کل سنسور به میزان دمایی که درستی در آن شرایط محاسبه شده نیز اشاره می شود.به طور مثال:

Accuracy @ RT = 0.25 %FS

در اینجا عبارت RT بیانگر دمای اتاق (Room Temperature) می باشد.

خطای دما معمولا به صورت درصدی از %FS در کل محدود دمای جبران شده (Compensated) یا به صورت درصدی از %FS در هر درجه سلسیوس،کلوین یا فارنهایت بیان می شود.

به عنوان مثال :