Luettelo
Paineanturin lineaarisuuden arvioiminen on erittäin tärkeä ja yleinen tehtävä, sillä se vaikuttaa suoraan anturin mittaustarkkuuteen.
1. Mikä on lineaarisuus?
Lineaarisuus, jota kutsutaan myös epälineaarisuusvirheeksi, viittaa paineanturin todellisen lähtökäyrän (lähtösignaalin ja tulopaineen välinen suhde) ja ihanteellisen suoran (sovitettu viiva) väliseen enimmäispoikkeamaan. Tämä poikkeama ilmaistaan yleensä prosentteina täyden mittakaavan lähdöstä (FSO, Full Scale Output).
Yksinkertaisesti sanottuna ihanteellisen paineanturin ulostulon tulee olla täysin verrannollinen tulopaineeseen muodostaen suoran linjan. Todellisuudessa kuitenkin valmistusprosesseista, materiaaliominaisuuksista ja muista tekijöistä johtuen jokaisen anturin todellinen käyrä näyttää hieman vaihtelua. Lineaarisuus on mittari, joka mittaa kuinka "suora" tämä todellinen käyrä on.
2. Lineaarisuuden laskemisen avainvaiheet
1). Hanki kalibrointitiedot
Tämä on lineaarisuuden arvioinnin perusta. Sinun on tallennettava anturin lähtö sarjassa tunnettuja, tasaisesti jakautuneita painepisteitä (yleensä mukaan lukien nollapiste ja koko asteikon piste sekä vähintään 3–5 välipistettä). Nämä tiedot toimittaa usein anturin valmistaja (tuotetietolomakkeessa), tai voit kerätä ne itse käyttämällä erittäin tarkkaa kalibrointilaitetta.
2). Määritä "sovitettu linja"
Lineaarisuuden laskeminen vaatii viittauksen - "sovitetun linjan". Se, miten tämä viiva piirretään, vaihtelee ja valittu menetelmä vaikuttaa suoraan lineaarisuuskuvaan. Lineaarisuutta tulkittaessa ensimmäinen tehtävä on varmistaa, mitä sovitusmenetelmää datalehti tai raportti käyttää.
Yleisiä menetelmiä ovat:
Päätepistelinja: Piirrä suora viiva nollapisteen (0 % paine) ja täyden asteikon pisteen (100 % paine) välille. Tämä on yleisin ja yksinkertaisin menetelmä.
Best Fit Straight Line (BFSL) tai Least Squares -menetelmä: Käytä matematiikkaa löytääksesi suora, joka minimoi suoran ja kaikkien todellisten datapisteiden välisten neliöityjen poikkeamien summan. Tämä tuottaa yleensä pienemmän lineaarisuusvirheen kuin päätepistemenetelmä.
Nollaperusteinen menetelmä: Pakota sovitettu viiva nollan läpi ja säädä sen kaltevuus minimoidaksesi suurimman poikkeaman.
Tärkeä huomautus: Eri sovitusmenetelmillä saadut lineaarisuusluvut eivät ole suoraan vertailukelpoisia! Esimerkiksi anturi, jonka lineaarisuus on määritetty ±1,0 % FS loppupistemenetelmällä, voisi toimia samalla tavalla kuin anturi, joka on määritetty ±0,5 % FS:ksi parhaiten sopivalla menetelmällä. Siksi sinun on oltava selkeä vertailumenetelmän suhteen.
3). Laske suurin poikkeama Määritä "sovitettu viiva"
Laske valitun sovitetun rivin perusteella kussakin kalibrointipisteessä todellisen lähdön ja sovitetun linjan teoreettisen arvon välinen ero:
Poikkeama = Todellinen lähtö − sovitetun linjan arvo
Etsi suurin absoluuttinen poikkeama kaikista pisteistä – se on suurin poikkeama (Δmax).
4). Laske lineaarisuusvirhe
Jaa suurin poikkeama anturin täyden mittakaavan lähdöllä (FSO) ja ilmaise se prosentteina:
Lineaarisuusvirhe (%) = (|Δmax| / FSO) × 100 %
Missä FSO = V_max − V_min.
3. Kuinka tulkita lineaarisuuslukuja lomakkeessa?
Tarkista arvo: Mitä pienempi luku, sitä parempi lineaarisuus ja suurempi anturin tarkkuus. Esimerkiksi ±0,1 %FS on paljon parempi kuin ±1,0 %FS.
Tarkista yksikkö: Varmista, että se on %FS (prosenttiosuus täydestä asteikosta). Se on vakioyksikkö. Joskus saatat nähdä % Lukemisen (lukemisprosentti), joka on tiukempi alemmalla tasolla – muista erottaa nämä kaksi toisistaan.
Tarkista ehdot: Huomaa lämpötila ja muut olosuhteet, joissa lineaarisuus määritettiin (tyypillisesti huoneenlämpötila, 25 °C). Lämpötilan muutokset voivat vaikuttaa merkittävästi lineaarisuuteen.
Tarkista menetelmä (tärkein!): Varmista aina, mitä sovitettua viivaa menetelmää käytettiin lineaarisuuden laskemiseen.
Lineaarisuus ja kaltevuus ovat erinomaiset
Johtopäätös
Lineaarisuus mittaa, kuinka tarkasti paineanturin lähtö seuraa ihanteellista suoraa linjaa, ja se ilmaistaan suurimmana poikkeamana suhteessa täyden mittakaavan ulostuloon (FSO). Sen arvioimiseksi keräät kalibrointipisteitä, valitset sovitetun viivan menetelmän (päätepiste, BFSL tai nollapohjainen), lasket suurimman poikkeaman Δmax ja muunnat sen prosenttiosuudeksi FSO:sta. Tarkista aina tietolomakkeen yksikkö, lämpötilaolosuhteet ja asennustapa ennen anturien vertailua.
Yllä oleva esittely vain raaputtaa paineanturitekniikan sovellusten pintaa. Jatkamme eri tuotteissa käytettävien erityyppisten anturielementtien, niiden toiminnan sekä niiden etujen ja haittojen tutkimista. Jos haluat lisätietoja täällä käsitellyistä asioista, voit tutustua aiheeseen liittyvään sisältöön myöhemmin tässä oppaassa. Jos sinulla on kiire, voit myös napsauttaa tästä ladataksesi näiden oppaiden tiedot Ilmanpaine -anturituotteen PDF -tiedot.
Lisätietoja muista anturitekniikoista saat Käy anturisivulla.