- โดย WFเซนเซอร์
งานชิ้นนี้มุ่งเน้นไปที่ประเภทของข้อผิดพลาดที่ส่งผลต่อความแม่นยำของเซ็นเซอร์และการตอบสนองทางวิศวกรรมเชิงปฏิบัติ จุดมุ่งหมายคือการช่วยให้คุณมองเห็นปัญหาคอขวดของระบบได้อย่างรวดเร็วและเลือกวิธีแก้ไขที่ใช้งานได้ ด้วยการเลือกฮาร์ดแวร์ที่เหมาะสม เพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบระบบ และการทำความสะอาดห่วงโซ่สัญญาณ คุณสามารถปรับปรุงความเสถียรและความสามารถในการทำซ้ำของสัญญาณได้อย่างเห็นได้ชัด เซ็นเซอร์ความดันความแม่นยำสูง in real products.
แคตตาล็อก
1. กรอบการทำงานโดยรวมของข้อผิดพลาดด้านความแม่นยำของเซ็นเซอร์
ในระบบการวัด ข้อผิดพลาดไม่ค่อยมาจากที่เดียว ซึ่งเป็นผลรวมของการมีส่วนร่วมจากหลายระบบย่อย คุณสามารถนึกถึงความแม่นยำโดยรวมว่าเป็นผลรวมของแหล่งอ้างอิง การขยายส่วนหน้า องค์ประกอบการตรวจจับ การเชื่อมต่อสภาพแวดล้อม และขั้นตอนการแปลงทางดิจิทัล เมื่อออกแบบ ให้พิจารณามุมมองของระบบ: ข้อผิดพลาดออฟเซ็ตหรือกำไรที่จุดหนึ่งจะถูกขยาย กรอง และแปลงดาวน์สตรีม ซึ่งมักจะเปลี่ยนข้อบกพร่องเล็กๆ น้อยๆ ของฮาร์ดแวร์ให้กลายเป็นข้อผิดพลาดเอาต์พุตที่เห็นได้ชัดเจน การระบุปริมาณว่าเอาต์พุตของระบบมีความอ่อนไหวต่อแต่ละองค์ประกอบเพียงใด ช่วยให้คุณสามารถมุ่งเน้นทรัพยากรที่พวกเขาซื้อการปรับปรุงมากที่สุดได้ ตัวเชื่อมต่อเซ็นเซอร์ตามภาพซึ่งเป็นตัวเรือนโลหะขนาดเล็ก เป็นตัวอย่างที่ดี: บรรจุภัณฑ์และการติดตั้งจะส่งผลต่อการเชื่อมต่อทางความร้อนและทางกล ซึ่งจะทำให้การตอบสนองของเซ็นเซอร์เปลี่ยนแปลงไป
การจำแนกข้อผิดพลาดและผลกระทบระดับระบบ
โดยทั่วไปข้อผิดพลาดแบ่งออกเป็นสี่ประเภท: ออฟเซ็ต (อคติ) ข้อผิดพลาดของสเกล (เกน) ความไม่เชิงเส้น และสัญญาณรบกวน ออฟเซ็ตเลื่อนการอ่านทั้งหมด ข้อผิดพลาดของสเกลจะเปลี่ยนการอ่านตามสัดส่วนตลอดช่วง ความไม่เชิงเส้นจะแสดงแตกต่างกันในส่วนต่างๆ ของช่วง และสัญญาณรบกวนจะกำหนดการเปลี่ยนแปลงที่ตรวจพบได้น้อยที่สุดภายในแบนด์วิธที่กำหนด การวิเคราะห์ระดับระบบหมายถึงการให้ค่าสัมประสิทธิ์ความไวแก่แหล่งที่มาของข้อผิดพลาดแต่ละแหล่ง การสร้างข้อผิดพลาดที่ถือว่ารับได้ และกรณีที่แย่ที่สุดในการซ้อนการมีส่วนร่วมเหล่านั้น นั่นจะทำให้คุณมีหลักฐานในการตัดสินใจว่าจะปรับปรุงฮาร์ดแวร์ตรงไหน หรือที่ใดที่การชดเชยซอฟต์แวร์จะเพียงพอ
2. ผลกระทบพื้นฐานของกำลังและการอ้างอิงต่อความถูกต้อง
แหล่งอ้างอิงเป็นพื้นฐานเนื่องจากท้ายที่สุดแล้วการวัดจะถูกเปรียบเทียบกับข้อมูลอ้างอิงนั้น ข้อมูลอ้างอิงที่ได้รับการออกแบบอย่างระมัดระวังช่วยลดการเคลื่อนตัวที่เกิดจากอุณหภูมิและความลำเอียงในระยะยาวได้อย่างมาก ตัวอย่างเช่น ในช่วงการทำงานทั่วไป ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเพียงเล็กน้อยในการอ้างอิงสามารถแปลเป็นเศษส่วนสำคัญของข้อผิดพลาดเต็มสเกลได้ ดังนั้น เลือกชิ้นส่วนอ้างอิงที่มีการเคลื่อนตัวต่ำและมีเสียงรบกวนต่ำ และใส่ใจกับโครงร่าง: การแยกส่วน การต่อสายดิน และวัสดุป้องกัน ในด้านเฟิร์มแวร์ การตรวจสอบเป็นระยะหรือรูทีนการสอบเทียบด้วยซอฟต์แวร์สามารถแก้ไขการเคลื่อนตัวที่ช้าในการอ้างอิงเมื่อเวลาผ่านไปได้
คุณภาพอุปทานและการออกแบบอ้างอิงส่งผลต่ออคติในการวัดอย่างไร
A stable supply needs low output impedance and appropriate decoupling, especially for small-signal measurements where transient voltage steps become measurement errors. ให้การแยกส่วนเฉพาะที่โหนดที่มีความละเอียดอ่อน และพิจารณาการควบคุมและการกรองแบบเป็นขั้น ในอุปกรณ์ที่มีพื้นที่จำกัด ให้แยกการอ้างอิงแบบอะนาล็อกทางกายภาพออกจากพื้นที่สวิตชิ่งดิจิทัลที่มีเสียงรบกวนเพื่อหลีกเลี่ยงการมีเพศสัมพันธ์ เค้าโครง PCB ที่ดีและการแยกโดเมนพลังงานช่วยลดข้อผิดพลาดที่เกิดขึ้นได้อย่างมาก
3. เสียงรบกวนและการดริฟท์ในแอมพลิฟายเออร์และวงจรสัญญาณขนาดเล็ก
ในห่วงโซ่สัญญาณขนาดเล็ก ตัวเลือกเครื่องขยายเสียงจะกำหนดอัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวนที่ทำได้เป็นส่วนใหญ่ Amplifier offset and drift convert to equivalent measurement errors at the input — in small full-scale systems a tiny input offset can mean several percent error at the output. การได้รับสัญญาณรบกวนต่ำและช่วงไดนามิกสูงนั้นเป็นการกระทำที่สมดุล: การเลือกอุปกรณ์และโทโพโลยีมีความสำคัญทั้งคู่ Practically, you’ll use a low-noise, high-input-impedance front-end stage and follow with gain stages to reach the required overall amplification while keeping bandwidth adequate for the measurement frequencies.
การออกแบบการแลกเปลี่ยนสำหรับวงจรเครื่องขยายเสียง
แอมพลิฟายเออร์ตัวเดียวแทบจะไม่ส่งทั้งสัญญาณรบกวนต่ำมากและอัตราขยายที่สูงมาก โดยทั่วไปแล้ว วิธีการแบบหลายขั้นตอนจะได้ผลดีที่สุด: เครื่องขยายสัญญาณอินพุตที่มีสัญญาณรบกวนต่ำจะรักษาสัญญาณที่อ่อนไว้ ในขณะที่ขั้นตอนต่อมาจะเพิ่มอัตราขยายที่ควบคุมได้และความสามารถในการขับเคลื่อน ต้องเลือกตัวกรองเพื่อให้ตรงกับอัตราการสุ่มตัวอย่าง เพื่อหลีกเลี่ยงการสร้างนามแฝงและรักษาสัญญาณที่น่าสนใจ ปรับสมดุลอิมพีแดนซ์อินพุต ประสิทธิภาพเสียงรบกวน และออฟเซ็ต DC อย่างระมัดระวังเมื่อเลือกชิ้นส่วนหรือโทโพโลยี
4. ขีดจำกัดการผลิตและการประกอบชิ้นส่วนตรวจจับ
Errors from the sensing element itself — manufacturing tolerances, material variability and assembly stresses — are often the hardest to remove. แม้จะมีการปรับเชิงเส้นจากโรงงาน แต่เอาท์พุตจะแตกต่างกันอย่างเห็นได้ชัดระหว่างอุปกรณ์ต่ออุปกรณ์ เซ็นเซอร์ความดันจำนวนมากใช้การกระตุ้นแบบบริดจ์เพื่อสร้างเอาต์พุตตามสัดส่วน ซึ่งช่วยลดการดริฟท์ แต่ความไม่สมดุลของสะพานและความเค้นในการประกอบยังคงสร้างการชดเชย The small metal-housed connector shown in the image is handy for cramped installations but brings thermal paths and stress transfer that can affect readings; ดังนั้นให้คิดถึงการแยกทางกลไกและการออกแบบการระบายความร้อนอย่างระมัดระวังระหว่างการรวมผลิตภัณฑ์
กลไกและการติดตั้งส่งผลต่อการอ่านภายในเครื่องอย่างไร
Mounting location and mechanical connection change local temperature distribution and the stress state around the sensing element, causing static offsets or altered nonlinearity. Good mechanical design aims to minimise forces transmitted to the sensitive core and, where needed, uses flexible mountings or compensation features to isolate unwanted stresses.
5. ขีดจำกัดการแปลง A/D และการแปลงเป็นดิจิทัล
ระดับ A/D มักจะกำหนดความละเอียดที่ใช้งานได้: อุปกรณ์ที่ได้รับการจัดอันดับด้วยบิตจำนวนมากสามารถถูกจำกัดสัญญาณรบกวนให้ต่ำกว่าความละเอียดที่กำหนดได้ แยกความแตกต่างระหว่างบิตที่ระบุและบิตที่มีประสิทธิภาพ - ส่วนหลังขึ้นอยู่กับพื้นสัญญาณรบกวน RMS Peak-to-peak noise is related statistically to the RMS value, so you should evaluate converters on noise inside the actual application bandwidth. โปรดใช้ความระมัดระวังด้วย: เงื่อนไขของเอกสารข้อมูล (แรงดันไฟฟ้าอ้างอิง ช่วงอินพุต แบนด์วิดท์) อาจแตกต่างจากเงื่อนไขของผลิตภัณฑ์ของคุณ วัดความละเอียดที่มีประสิทธิภาพในการตั้งค่าจริง ไม่ใช่แค่บนกระดาษ
กลยุทธ์การวัดระดับระบบและวิธีการชดเชยข้อผิดพลาด
ในโดเมนดิจิทัล คุณสามารถใช้ตารางการกรอง การหาค่าเฉลี่ย และการสอบเทียบ เพื่อลดข้อผิดพลาดที่ตกค้าง การกรองแบนด์วิดธ์การค้าขายเพื่อปรับปรุง SNR; การหาค่าเฉลี่ยจะลบสัญญาณรบกวนแบบสุ่ม แต่สามารถทำให้คุณสมบัติโดเมนเวลาละเลงได้ Software calibration can correct static offset and scale, but it doesn’t fully compensate dynamic errors caused by temperature shifts or mechanical stresses. แนวทางด้านฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์แบบผสมผสานจึงมีความแข็งแกร่งที่สุด
บทสรุป
การเพิ่มความแม่นยำเป็นงานระดับระบบ โปรดใส่ใจกับข้อมูลอ้างอิงและวัสดุสิ้นเปลือง ส่วนหน้าของแอมพลิฟายเออร์ องค์ประกอบการตรวจจับและบรรจุภัณฑ์เชิงกล และสเตจ A/D สำหรับขั้วต่อที่เป็นโลหะขนาดเล็กตามที่แสดง ให้ใช้ความระมัดระวังเป็นพิเศษเหนือเส้นทางทางกลและทางความร้อน เมื่อเลือกแอมพลิฟายเออร์และคอนเวอร์เตอร์ กำหนดให้เสียงรบกวนและช่วงไดนามิกเป็นเกณฑ์หลัก สร้างข้อผิดพลาดที่ถือว่ารับได้ซึ่งระบุปริมาณการมีส่วนร่วมของแต่ละระบบย่อย เพื่อให้คุณสามารถจัดลำดับความสำคัญของการปรับปรุงในส่วนที่สำคัญที่สุดได้ การผสมผสานระหว่างการออกแบบฮาร์ดแวร์ที่มีสัญญาณรบกวนต่ำและการชดเชยดิจิทัลแบบกำหนดเป้าหมายจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในภาคสนามได้อย่างเห็นได้ชัด เซ็นเซอร์ความดันความแม่นยำสูง และ เซ็นเซอร์ความดันความละเอียดสูง — และเมื่อใช้ โมดูลเซ็นเซอร์ความดันเติมน้ำมัน หรือ แกนเติมน้ำมันซิลิกอนแบบแพร่กระจายมุมมองระบบบูรณาการและการใช้งานอย่างระมัดระวังถือเป็นสิ่งสำคัญ
บทนำข้างต้นเป็นเพียงรอยขีดข่วนบนพื้นผิวของการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีเซ็นเซอร์ความดันเท่านั้น เราจะสำรวจองค์ประกอบเซ็นเซอร์ประเภทต่างๆ ที่ใช้ในผลิตภัณฑ์ต่างๆ ต่อไป วิธีทำงาน ตลอดจนข้อดีและข้อเสีย หากคุณต้องการรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับสิ่งที่กล่าวถึงที่นี่ คุณสามารถดูเนื้อหาที่เกี่ยวข้องได้ในภายหลังในคู่มือนี้ หากคุณมีเวลาจำกัด คุณสามารถคลิกที่นี่เพื่อดาวน์โหลดรายละเอียดของคู่มือนี้ได้ ข้อมูลผลิตภัณฑ์เซ็นเซอร์ความดันอากาศ-
หากต้องการข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับเทคโนโลยีเซ็นเซอร์อื่นๆ โปรด เยี่ยมชมหน้าเซ็นเซอร์ของเรา-