Chúng tôi sử dụng các hệ thống và loại thiết bị khác nhau để đo các đại lượng vật lý khác nhau. Độ chính xác của phép đo phụ thuộc vào các yếu tố khác nhau. Thiết bị được sử dụng để đo lường có thể mất độ chính xác khi sử dụng ở nhiệt độ cao hơn, điều kiện độ ẩm hoặc độ ẩm cao, bị xuống cấp, chịu các cú sốc bên ngoài, v.v. Điều này có thể được coi là sai số trong phép đo. Để khắc phục lỗi này và thực hiện các thay đổi cần thiết đối với các phương pháp hiệu chuẩn thiết bị được sử dụng. Ngày nay các cảm biến đang được sử dụng để thực hiện các phép đo khác nhau. Có các cảm biến để đo nhiệt độ, màu sắc, độ ẩm, vv… Hiệu chuẩn cảm biến đóng một vai trò quan trọng trong việc loại bỏ các sai số trong phép đo cảm biến.
Hiệu chuẩn cảm biến là gì?
Cảm biến là thiết bị điện tử. Họ nhạy cảm với những thay đổi của môi trường làm việc. Những thay đổi không mong muốn và đột ngột trong môi trường làm việc của cảm biến cho giá trị đầu ra không mong muốn. Do đó, sản lượng mong đợi khác với sản lượng đo được. So sánh giữa đầu ra mong đợi và đầu ra đo được gọi là Hiệu chuẩn cảm biến.
Hiệu chuẩn cảm biến đóng một vai trò quan trọng trong việc tăng hiệu suất của cảm biến. Nó được sử dụng để đo các lỗi kết cấu do cảm biến gây ra. Sự khác biệt giữa giá trị mong đợi và giá trị đo được của cảm biến được gọi là Lỗi cấu trúc.
Nguyên tắc làm việc
Hiệu chuẩn cảm biến giúp cải thiện hiệu suất và độ chính xác của cảm biến. Có hai quy trình nổi tiếng trong đó các ngành công nghiệp thực hiện hiệu chuẩn cảm biến. Trong phương pháp đầu tiên, các công ty thêm quy trình hiệu chuẩn nội bộ vào đơn vị sản xuất của họ để thực hiện hiệu chuẩn riêng lẻ các cảm biến. Ở đây, công ty cũng bổ sung phần cứng cần thiết vào thiết kế của họ để hiệu chỉnh đầu ra cảm biến. Bằng quá trình này, hiệu chuẩn cảm biến có thể được thay đổi để phù hợp với các yêu cầu cụ thể của ứng dụng. Nhưng quá trình này làm tăng thời gian đưa ra thị trường.
Thay thế cho quy trình hiệu chuẩn nội bộ này, một số công ty sản xuất cung cấp các gói cảm biến với chất lượng ô tô cao cấp Cảm biến MEMS cùng với hiệu chuẩn cấp hệ thống hoàn chỉnh. Trong quá trình này, các công ty đưa vào phần mềm và mạch kỹ thuật số tích hợp để giúp các nhà thiết kế cải thiện chức năng và hiệu suất của các cảm biến. Để giảm thời gian thiết kế sản phẩm và số lượng thành phần, mạch kỹ thuật số như điều chỉnh điện áp và kỹ thuật lọc tín hiệu Analog được đưa vào. Để cải thiện hiệu suất và chức năng tổng thể, bộ xử lý tích hợp được cung cấp các thuật toán kết hợp cảm biến phức tạp. Một số thuật toán xử lý tín hiệu phức tạp trên bo mạch cũng giúp giảm thời gian sản xuất, tạo điều kiện cho thời gian đưa ra thị trường nhanh hơn.
Phương pháp tham chiếu tiêu chuẩn
Ở đây đầu ra của cảm biến được so sánh với tham chiếu vật lý tiêu chuẩn để biết lỗi trong một số cảm biến. Ví dụ về hiệu chuẩn cảm biến là thước và que đo, Đối với cảm biến nhiệt độ - Nước sôi ở 100C, Điểm ba của nước, Đối với gia tốc kế- 'trọng lực là không đổi 1G trên bề mặt trái đất'.
Phương pháp hiệu chuẩn
Có ba phương pháp hiệu chuẩn tiêu chuẩn được sử dụng cho cảm biến. Họ đang-
- Hiệu chuẩn một điểm.
- Hiệu chuẩn hai điểm.
- Phù hợp đường cong đa điểm.
Trước khi biết các phương pháp này, chúng ta phải biết khái niệm Đường cong đặc trưng. Mọi cảm biến đều có một đường đặc tính cho thấy phản ứng của senor đối với giá trị đầu vào đã cho. Trong quá trình hiệu chuẩn, đường đặc tính này của cảm biến được so sánh với phản ứng tuyến tính lý tưởng của nó.
Một số thuật ngữ được sử dụng với đường đặc tính là-
- Offset - Giá trị này cho chúng ta biết liệu đầu ra cảm biến cao hơn hay thấp hơn phản hồi tuyến tính lý tưởng.
- Độ nhạy hoặc Độ dốc - Điều này cho biết tỷ lệ thay đổi của đầu ra cảm biến. Một sự khác biệt về độ dốc cho thấy rằng đầu ra cảm biến thay đổi với tốc độ khác với phản hồi lý tưởng.
- Độ tuyến tính - Không phải tất cả các cảm biến đều có đường đặc tính tuyến tính trên dải đo đã cho.
Hiệu chuẩn một điểm được sử dụng để sửa lỗi bù của cảm biến khi chỉ cần đo chính xác một mức duy nhất và cảm biến là tuyến tính. Cảm biến nhiệt độ thường được hiệu chuẩn một điểm.
Hiệu chuẩn một điểm
Hiệu chuẩn hai điểm được sử dụng để sửa cả lỗi độ dốc và lỗi lệch. Hiệu chuẩn này được sử dụng trong các trường hợp khi cảm biến mà chúng ta biết rằng đầu ra của cảm biến là tuyến tính hợp lý trên một dải đo. Ở đây cần có hai giá trị tham chiếu - tham chiếu Cao, tham chiếu Thấp.
Hiệu chuẩn hai điểm
Bộ nối Đường cong đa điểm được sử dụng cho các cảm biến không tuyến tính trong phạm vi đo và yêu cầu một số khớp nối đường cong để có được các phép đo chính xác. Việc lắp đường cong đa điểm thường được thực hiện cho cặp nhiệt điện khi được sử dụng trong điều kiện cực nóng hoặc cực lạnh.
Đối với tất cả quá trình hiệu chuẩn ở trên, các đường đặc tính của cảm biến được vẽ và so sánh với phản hồi tuyến tính và sai số đã biết.
Các ứng dụng của hiệu chuẩn cảm biến
Hiệu chuẩn cảm biến theo thuật ngữ đơn giản có thể được định nghĩa là sự so sánh giữa đầu ra mong muốn và đầu ra đo được. Những lỗi này có thể do nhiều nguyên nhân khác nhau. Một số lỗi được thấy trong cảm biến là lỗi do tham chiếu 0 không đúng, lỗi do dịch chuyển trong phạm vi cảm biến, lỗi do hư hỏng cơ khí, v.v ... Hiệu chỉnh không giống với điều chỉnh.
Quá trình hiệu chuẩn bao gồm việc đặt DUT-‘Device Under Test ’vào các cấu hình có kích thích đầu vào quán tính cho cảm biến được biết đến, điều này giúp chúng tôi xác định sai số thực tế trong phép đo.
Quá trình hiệu chuẩn giúp chúng tôi xác định các kết quả sau:
- Không có lỗi nào được ghi nhận trên DUT.
- Một lỗi được ghi nhận và không có điều chỉnh nào được thực hiện.
- Một điều chỉnh được thực hiện để loại bỏ lỗi và lỗi được sửa đến mức mong muốn.
Đối với các mô hình cảm biến hiệu chuẩn cảm biến được sử dụng. Hiệu chuẩn cảm biến được áp dụng trong Hệ thống điều khiển để giám sát và điều chỉnh các quá trình điều khiển. Các hệ thống tự động cũng áp dụng hiệu chuẩn cảm biến te để có được kết quả không có lỗi.
Sử dụng hiệu chuẩn cảm biến
Quá trình hiệu chuẩn được sử dụng để tăng hiệu suất và chức năng của hệ thống. Nó giúp giảm thiểu lỗi trong hệ thống. Cảm biến đã hiệu chuẩn cung cấp kết quả chính xác và có thể được sử dụng làm số đọc tham chiếu để so sánh.
Với sự gia tăng của công nghệ nhúng và kích thước cảm biến thấp, nhiều cảm biến được tích hợp trên một chip duy nhất. Các lỗi không được phát hiện trong một cảm biến có thể khiến toàn bộ hệ thống bị suy giảm. Điều quan trọng là phải hiệu chỉnh cảm biến để có được hiệu suất chính xác của hệ thống tự động. Các tham chiếu tiêu chuẩn được sử dụng để hiệu chuẩn cảm biến nhiệt độ ?
