Catalogus
Het beoordelen van de lineariteit van een druksensor is een zeer belangrijke en veel voorkomende taak, omdat dit rechtstreeks van invloed is op de meetnauwkeurigheid van de sensor.
1. Wat is lineariteit?
Lineariteit, ook wel niet-lineariteitsfout genoemd, verwijst naar de maximale afwijking tussen de werkelijke uitgangskarakteristiek van een druksensor (de relatie tussen uitgangssignaal en ingangsdruk) en een ideale rechte lijn (de gepaste lijn). Deze afwijking wordt doorgaans uitgedrukt als een percentage van de volledige output (FSO, Full Scale Output).
Simpel gezegd: de output van een ideale druksensor moet perfect evenredig zijn met de ingangsdruk en een rechte lijn vormen. In werkelijkheid vertoont de werkelijke curve van elke sensor echter, als gevolg van productieprocessen, materiaaleigenschappen en andere factoren, lichte schommelingen. Lineariteit is de maatstaf die meet hoe ‘recht’ de werkelijke curve is.
2. Belangrijke stappen om de lineariteit te berekenen
1). Kalibratiegegevens verkrijgen
Dit is de basis voor het beoordelen van lineariteit. U moet de output van de sensor registreren op een reeks bekende, gelijkmatig verdeelde drukpunten (meestal inclusief het nulpunt en het volledige punt, plus ten minste 3 tot 5 tussenliggende punten). Deze gegevens worden vaak verstrekt door de sensorfabrikant (in de productdatasheet), of u kunt ze zelf verzamelen met behulp van zeer nauwkeurige kalibratieapparatuur.
2). Bepaal de “gepaste lijn”
Voor het berekenen van de lineariteit is een referentie nodig: de “gepaste lijn”. Hoe deze lijn wordt getrokken varieert, en de gekozen methode heeft rechtstreeks invloed op het lineariteitscijfer. Bij het interpreteren van lineariteit is de eerste taak het bevestigen welke aanpassingsmethode de datasheet of het rapport heeft gebruikt.
Veel voorkomende methoden zijn onder meer:
Eindpuntlijn: Trek een rechte lijn tussen het nulpunt (0% druk) en het volledige schaalpunt (100% druk). Dit is de meest gebruikelijke en eenvoudigste methode.
Best passende rechte lijn (BFSL) of kleinste kwadratenmethode: Gebruik wiskunde om de lijn te vinden die de som van de kwadratische afwijkingen tussen de lijn en alle werkelijke gegevenspunten minimaliseert. Dit levert doorgaans een kleinere lineariteitsfout op dan de eindpuntmethode.
Op nul gebaseerde methode: Forceer de aangebrachte lijn door nul en pas vervolgens de helling aan om de maximale afwijking te minimaliseren.
Belangrijke opmerking: Lineariteitscijfers verkregen met verschillende montagemethoden zijn niet direct vergelijkbaar! Een sensor die volgens de eindpuntmethode is gespecificeerd als ±1,0%FS-lineariteit zou bijvoorbeeld op dezelfde manier kunnen presteren als een sensor die volgens de best-fit-methode is gespecificeerd als ±0,5%FS. Daarom moet u duidelijk zijn over de referentiemethode.
3). Bereken de maximale afwijking Bepaal de “gepaste lijn”
Bereken op basis van de gekozen gepaste lijn op elk kalibratiepunt het verschil tussen de werkelijke output en de theoretische waarde op de gepaste lijn:
Afwijking = Werkelijke output − Waarde van de gepaste lijn
Zoek de grootste absolute afwijking van alle punten – dat is de maximale afwijking (Δmax).
4). Bereken de lineariteitsfout
Deel de maximale afwijking door de volledige output (FSO) van de sensor en druk deze uit als een percentage:
Lineariteitsfout (%) = (|Δmax| / FSO) × 100%
Waarbij FSO = V_max − V_min.
3. Hoe interpreteer ik lineariteitscijfers in een datasheet?
Controleer de waarde: Hoe kleiner het getal, hoe beter de lineariteit en hoe hoger de nauwkeurigheid van de sensor. ±0,1%FS is bijvoorbeeld veel beter dan ±1,0%FS.
Controleer de eenheid: Zorg ervoor dat dit %FS is (percentage van volledige schaal). Dat is de standaardeenheid. Soms zie je %Reading (percentage van de leeswaarde), wat strenger is aan de lage kant. Zorg ervoor dat je de twee onderscheidt.
Controleer de voorwaarden: Let op de temperatuur en andere omstandigheden waaronder de lineariteit werd gespecificeerd (doorgaans kamertemperatuur, 25°C). Temperatuurveranderingen kunnen de lineariteit aanzienlijk beïnvloeden.
Controleer de methode (het belangrijkste!): Bevestig altijd welke gepaste-lijnmethode is gebruikt om de lineariteit te berekenen.
De lineariteit en hellingsprestaties zijn uitstekend
Conclusie
Lineariteit meet hoe nauw de uitvoer van een druksensor een ideale rechte lijn volgt en wordt uitgedrukt als de maximale afwijking ten opzichte van de volledige uitvoer (FSO). Om dit te beoordelen verzamelt u kalibratiepunten, kiest u een gepaste-lijnmethode (eindpunt, BFSL of op nul gebaseerd), berekent u de maximale afwijking Δmax en converteert u deze naar een percentage van FSO. Controleer altijd de eenheid, temperatuuromstandigheden en montagemethode op het gegevensblad voordat u sensoren vergelijkt.
De bovenstaande introductie schetst slechts het oppervlak van de toepassingen van druksensortechnologie. We zullen doorgaan met het verkennen van de verschillende soorten sensorelementen die in verschillende producten worden gebruikt, hoe ze werken en hun voor- en nadelen. Als u meer informatie wilt over wat hier wordt besproken, kunt u de gerelateerde inhoud verderop in deze handleiding bekijken. Als u weinig tijd heeft, kunt u ook hier klikken om de details van deze handleidingen te downloaden Luchtdruksensorproduct PDF -gegevens.
Voor meer informatie over andere sensortechnologieën kunt u terecht Bezoek onze sensorenpagina.