Casa > Exposició > Contingut

Anàlisi de classificació dels errors de mesura del sensor

May 13, 2017

Un bon sensor obeeix a les regles següents:

És sensible a la propietat mesura

És insensible a qualsevol altra propietat que es pugui trobar en la seva aplicació, i no influeix en la propietat mesura.

La majoria de sensors tenen una funció de transferència lineal. La sensibilitat es defineix com la relació entre la senyal de sortida i la propietat mesurada. Per exemple, si un sensor mesura la temperatura i té una sortida de tensió, la sensibilitat és constant amb les unitats [V / K]. La sensibilitat és el pendent de la funció de transferència. La conversió de la sortida elèctrica del sensor (per exemple, V) a les unitats mesurades (per exemple K) requereix dividir la sortida elèctrica per la pendent (o multiplicar per la seva recíproca). A més, sovint s'afegeix o es redueix un desplaçament. Per exemple, -40 s'ha d'afegir a la sortida si la sortida 0 V correspon a l'entrada -40 C.

Per a un senyal de sensor analògic que es processa o s'utilitza en equips digitals, s'ha de convertir a una senyal digital mitjançant un convertidor analògic a digital.


Desviacions del sensor

Atès que els sensors no poden replicar una funció de transferència ideal, es poden produir diversos tipus de desviacions que limiten la precisió del sensor:

Atès que el rang del senyal de sortida sempre està limitat, el senyal de sortida eventualment arribarà a un mínim o màxim quan la propietat mesura supera els límits. El rang d'escala completa defineix els valors màxim i mínim de la propietat mesura.

La sensibilitat pot diferir del valor especificat. Això s'anomena error de sensibilitat. Aquest és un error en el pendent d'una funció de transferència lineal.

Si la senyal de sortida difereix del valor correcte per una constant, el sensor té un error o biaix compensat. Es tracta d'un error en la intercepció i-y d'una funció de transferència lineal.

La no linealitat és la desviació de la funció de transferència d'un sensor a partir d'una funció de transferència de línia recta. Normalment, això es defineix per la quantitat que la sortida difereix del comportament ideal a tot el rang del sensor, que sovint s'identifica com un percentatge del rang complet.

La desviació provocada per canvis ràpids de la propietat mesura al llarg del temps és un error dinàmic. Sovint, aquest comportament es descriu amb una trama bode que mostra l'error de sensibilitat i el desplaçament de fase en funció de la freqüència d'un senyal d'entrada periòdica.

Si el senyal de sortida lentament canvia independentment de la propietat mesurada, es defineix com a deriva. La deriva a llarg termini durant mesos o anys és causada per canvis físics en el sensor.

El soroll és una desviació aleatòria del senyal que varia en el temps.

Un error d'histèresi fa que el valor de sortida varia en funció dels valors d'entrada anteriors. Si la sortida d'un sensor és diferent depenent de si s'ha aconseguit un valor d'entrada específic augmentant-se vs disminució de l'entrada, el sensor té un error d'histèresi.

Si el sensor té una sortida digital, la sortida és bàsicament una aproximació de la propietat mesurada. Aquest error també s'anomena error de quantificació.

Si el senyal es controla de forma digital, la freqüència de mostreig pot provocar un error dinàmic, o si la variable d'entrada o el soroll afegit canvien periòdicament a una freqüència propera a un múltiple de la freqüència de mostreig, es poden produir errors d'alteració.

El sensor pot ser en certa mesura sensible a propietats diferents de la propietat que es mesura. Per exemple, la majoria dels sensors estan influïts per la temperatura del seu entorn.

Totes aquestes desviacions es poden classificar com errors sistemàtics o errors aleatoris. Els errors sistemàtics a vegades es poden compensar mitjançant algun tipus d'estratègia de calibratge. El soroll és un error aleatori que es pot reduir mitjançant el processament del senyal, com ara el filtratge, generalment a costa del comportament dinàmic del sensor.


Resolució

La resolució d'un sensor és el canvi més petit que pot detectar en la quantitat que mesura. La resolució d'un sensor amb una sortida digital sol ser la resolució de la sortida digital. La resolució està relacionada amb la precisió amb què es fa la mesura, però no són el mateix. La precisió d'un sensor pot ser considerablement pitjor que la seva resolució.