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何謂壓力傳感器的精度?

2022-01-17 15:43:15   責任編輯:     0     文章來源:天潤

   國際電子技術委員會(IEC)對精度的定義是:在特定條件和過程下,被測的特性曲線與標準值的最大正或負的偏差。當定義壓力傳感器的精度時,情況變得復雜起來。精度對一個壓力傳感器的影響是巨大的,無論是對于制造過程所帶來的效率或品質,還是成本。所以,理解什么是精度,對于正確選擇壓力傳感器產品非常重要。這會在根本上避免由于錯誤的比較帶來錯誤的結果。

  盡管至今沒有一個確定的定義壓力傳感器精度的“標準”,我們仍然可以引用IEC的標準來“定義”一些構成“精度”的條件。IEC61298-2陳述了精度必須包含遲滯、非重復性和非線性,定義如下:

  • 遲滯(Hysteresis): 在任意壓力點,當壓力上升和下降時,其輸出的最大偏差。

  • 非重復性(Non-Repeatability): 有時也被描述為重復性(Repeatability)。是指在任意壓力點,在同樣條件下多次重復時,其輸出的最大偏差。

  • 非線性(Non-Linearity): 有時也被描述為線性。是指在任意壓力點,相比于直線,其輸出的最大偏差。

   不同制造商對非線性有不同的解釋。IEC 61298-2列出了3種定義非線性的方法,其中較多被傳感器制造商采用的是最佳擬和直線法(Best Fit Straight Line Non-Linearity)和終點法(Terminal Point Non-Linearity),故經常指傳感器精度采用BFSL或Terminal Point方法。為什么理解這2種方法這樣重要呢?基于一個傳感器的非線性特性, 這會帶來2種不同的非線性百分數。上述圖示表示了這2種百分數的不同。

  IEC 61298-2 規定了構成精度的3個因素(非線性,非重復性和遲滯)。但是,IEC標準并未指明如何合并這3個因素成為“精度”。這就造成了不同的合并(計算)方法會導致不同的結果。一些制造商簡單把這3個因素相加,另一些制造商會采用特定算法例如方和根(RSS)或均方根(RMS)來計算出百分比的“精度”。故精度的定義就是:

  精度(Accuracy): 在特定環境條件下,合并計算非線性、遲滯和非重復性,結果表示為%FS (Full Scale)。

  同大多數制造商一樣,TEREN天潤采用了方和根(RSS)算法。例如,在上述一組參數圖中,非線性(BFSL)是0.25%,非重復性是 0.10%,遲滯是0.10%,則RSS==0.287%,即精度為0.287%FS。

  為什么精度這么重要?精度影響價格。一個壓力傳感器的價格取決于其精度。精度越高,其價格越高。錯誤的傳感器制造會帶來昂貴的品質和效率問題。這就是使用者必須了解制造商計算精度的方法,并理解哪些參數需要正確的用于對比不同傳感器性能的原因。只有這樣,才能作出明智的選擇,并保證在其特定的應用中,以正確的價格選取最合適精度的傳感器產品。

  理解上述關于精度的定義時,還應了解下列更多的信息,因為這些因素也會影響一個傳感器(變送器)產品的“總誤差”。

  • 熱誤差(Thermal effect): 在任何壓力點上,由于工作溫度變化帶來的最大的輸出偏差。有時該參數也被描述為零點溫度誤差和滿量程溫度誤差。

  • 零點漂移(Zero Shift): 經過一段時間使用后,在零點的輸出偏差。

  • 滿量程漂移(Span Shift): 經過一段時間使用后,在滿量程的輸出偏差。

  • 長期穩定性(Long Term Stability): 經過長期使用,相比原始的工廠標定,在任何壓力點上的最大偏差。

  • 輸出漂移(Output Drift): 由于變送器電子電路帶來的偏差。有時也被描述為零點輸出漂移和滿量程輸出漂移。

  這樣,一個變送器的“總誤差”就應該是上述這些參數的總和,包括非線性、非重復性、遲滯(這3項合并后稱為精度,用RSS算法)、熱誤差、零點漂移、滿量程漂移、長期穩定性、和輸出漂移。在全部這些特性中,僅僅有非線性、非重復性、遲滯這3項合并后稱為精度。

  

  其它相關壓力測量的術語與定義是:

  • 絕對壓力(Absolute Pressure):相對于絕對真空的壓力測量值。

  • 大氣壓力(Barometric Pressure): 相對于絕對真空的大氣壓力測量值。

  • 表壓(Gauge Pressure): 相對于環境大氣壓力的壓力測量值。

  • 差壓(Differential Pressure): 相對于一個參考壓力的壓力測量值。

  • 壓力變送器(Pressure Transmitter): 一個帶有電壓或電流輸出的壓力測量裝置。常用的是0-10 VDC或 4-20 mA。

  • 滿量程(FS, Full Span or Full Scale): 一個變送器產品測量的范圍。

  • 測量范圍(Range): 一個變送器產品被設計的最大測量值與最小測量值。

  • 量程(Span): 一個變送器產品的最大測量值和最小測量值之差。

  • 破壞壓力(Burst Pressure): 傳感器可以承受的最大壓力。

  • 保證壓力(Proof Pressure): 傳感器可以正常工作并保持其特性的最大壓力。


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