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Valutare la linearità di un sensore di pressione è un compito molto importante e comune, poiché influisce direttamente sulla precisione di misurazione del sensore.
1. Cos'è la linearità?
La linearità, chiamata anche errore di non linearità, si riferisce alla deviazione massima tra la curva caratteristica di uscita effettiva di un sensore di pressione (la relazione tra il segnale di uscita e la pressione di ingresso) e una linea retta ideale (la linea adattata). Questa deviazione è solitamente espressa come percentuale dell'output a scala reale (FSO, Full Scale Output).
In parole povere, l’uscita di un sensore di pressione ideale dovrebbe essere perfettamente proporzionale alla pressione in ingresso, formando una linea retta. In realtà, tuttavia, a causa dei processi di produzione, delle proprietà dei materiali e di altri fattori, la curva effettiva di ogni sensore mostra leggere fluttuazioni. La linearità è la metrica che misura quanto “diritta” sia la curva effettiva.
2. Passaggi chiave per calcolare la linearità
1). Ottenere i dati di calibrazione
Questa è la base per giudicare la linearità. È necessario registrare l'uscita del sensore in una serie di punti di pressione noti e distribuiti uniformemente (solitamente inclusi il punto zero e il punto di fondo scala, più almeno 3-5 punti intermedi). Questi dati sono spesso forniti dal produttore del sensore (nella scheda tecnica del prodotto) oppure puoi raccoglierli tu stesso utilizzando apparecchiature di calibrazione ad alta precisione.
2). Determinare la “linea adattata”
Il calcolo della linearità richiede un riferimento: la “linea adattata”. Il modo in cui viene disegnata questa linea varia e il metodo scelto influisce direttamente sulla figura della linearità. Quando si interpreta la linearità, il primo compito è confermare quale metodo di adattamento è stato utilizzato nella scheda tecnica o nel rapporto.
I metodi comuni includono:
Linea del punto finale: tracciare una linea retta tra il punto zero (0% di pressione) e il punto di fondo scala (100% di pressione). Questo è il metodo più comune e più semplice.
Metodo Best Fit Straight Line (BFSL) o dei minimi quadrati: utilizzare la matematica per trovare la linea che minimizza la somma delle deviazioni quadrate tra la linea e tutti i punti dati effettivi. Questo di solito produce un errore di linearità minore rispetto al metodo del punto finale.
Metodo a base zero: forzare la linea adattata attraverso lo zero, quindi regolarne la pendenza per ridurre al minimo la deviazione massima.
Nota importante: I valori di linearità ottenuti utilizzando diversi metodi di adattamento non sono direttamente confrontabili! Ad esempio, un sensore specificato come linearità ±1,0%FS mediante il metodo del punto finale potrebbe funzionare in modo simile a uno specificato come ±0,5%FS mediante il metodo best-fit. Pertanto, è necessario avere ben chiaro il metodo di riferimento.
3). Calcolare la deviazione massima Determinare la “linea adattata”
In base alla linea adattata scelta, calcolare in ciascun punto di calibrazione la differenza tra la potenza effettiva e il valore teorico sulla linea adattata:
Deviazione = Uscita effettiva − Valore della linea adattata
Trova la deviazione assoluta più grande tra tutti i punti, ovvero la deviazione massima (Δmax).
4). Calcolare l'errore di linearità
Dividere la deviazione massima per l'uscita a fondo scala del sensore (FSO) ed esprimerla in percentuale:
Errore di linearità (%) = (|Δmax| / FSO) × 100%
Dove FSO = V_max − V_min.
3. Come interpretare i dati di linearità in una scheda tecnica?
Controlla il valore: Più piccola è la cifra, migliore è la linearità e maggiore è la precisione del sensore. Ad esempio, ±0,1%FS è di gran lunga migliore di ±1,0%FS.
Controllare l'unità: Assicurati che sia %FS (percentuale del fondo scala). Questa è l'unità standard. A volte potresti vedere% Reading (percentuale di lettura), che è più rigoroso nella fascia bassa: fai attenzione a distinguere i due.
Verifica le condizioni: Prendere nota della temperatura e delle altre condizioni in cui è stata specificata la linearità (tipicamente temperatura ambiente, 25°C). I cambiamenti di temperatura possono influenzare significativamente la linearità.
Controlla il metodo (più importante!): Confermare sempre quale metodo della linea adattata è stato utilizzato per calcolare la linearità.
La linearità e le prestazioni in pendenza sono eccellenti
Conclusione
La linearità misura quanto l'uscita di un sensore di pressione segue una linea retta ideale ed è espressa come la deviazione massima relativa all'uscita a fondo scala (FSO). Per valutarlo si raccolgono punti di calibrazione, si sceglie un metodo della linea adattata (punto finale, BFSL o su base zero), si calcola la deviazione massima Δmax e la si converte in una percentuale di FSO. Controllare sempre l'unità della scheda tecnica, le condizioni di temperatura e il metodo di montaggio prima di confrontare i sensori.
L'introduzione di cui sopra scalfisce solo la superficie delle applicazioni della tecnologia dei sensori di pressione. Continueremo a esplorare i diversi tipi di elementi sensore utilizzati nei vari prodotti, come funzionano e i loro vantaggi e svantaggi. Se desideri maggiori dettagli su ciò che viene discusso qui, puoi consultare il contenuto correlato più avanti in questa guida. Se hai poco tempo, puoi anche fare clic qui per scaricare i dettagli di queste guide Dati PDF del sensore del sensore di pressione dell'aria.
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