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何谓压力传感器的精度?

2022-01-17 15:43:15   责任编辑:     0

   国际电子技术委员会(IEC)对精度的定义是:在特定条件和过程下,被测的特性曲线与标准值的最大正或负的偏差。当定义压力传感器的精度时,情况变得复杂起来。精度对一个压力传感器的影响是巨大的,无论是对于制造过程所带来的效率或品质,还是成本。所以,理解什么是精度,对于正确选择压力传感器产品非常重要。这会在根本上避免由于错误的比较带来错误的结果。

  尽管至今没有一个确定的定义压力传感器精度的“标准”,我们仍然可以引用IEC的标准来“定义”一些构成“精度”的条件。IEC61298-2陈述了精度必须包含迟滞、非重复性和非线性,定义如下:

  • 迟滞(Hysteresis): 在任意压力点,当压力上升和下降时,其输出的最大偏差。

  • 非重复性(Non-Repeatability): 有时也被描述为重复性(Repeatability)。是指在任意压力点,在同样条件下多次重复时,其输出的最大偏差。

  • 非线性(Non-Linearity): 有时也被描述为线性。是指在任意压力点,相比于直线,其输出的最大偏差。

   不同制造商对非线性有不同的解释。IEC 61298-2列出了3种定义非线性的方法,其中较多被传感器制造商采用的是最佳拟和直线法(Best Fit Straight Line Non-Linearity)和终点法(Terminal Point Non-Linearity),故经常指传感器精度采用BFSL或Terminal Point方法。为什么理解这2种方法这样重要呢?基于一个传感器的非线性特性, 这会带来2种不同的非线性百分数。上述图示表示了这2种百分数的不同。

  IEC 61298-2 规定了构成精度的3个因素(非线性,非重复性和迟滞)。但是,IEC标准并未指明如何合并这3个因素成为“精度”。这就造成了不同的合并(计算)方法会导致不同的结果。一些制造商简单把这3个因素相加,另一些制造商会采用特定算法例如方和根(RSS)或均方根(RMS)来计算出百分比的“精度”。故精度的定义就是:

  精度(Accuracy): 在特定环境条件下,合并计算非线性、迟滞和非重复性,结果表示为%FS (Full Scale)。

  同大多数制造商一样,TEREN金沙js3777入口检测采用了方和根(RSS)算法。例如,在上述一组参数图中,非线性(BFSL)是0.25%,非重复性是 0.10%,迟滞是0.10%,则RSS==0.287%,即精度为0.287%FS。

  为什么精度这么重要?精度影响价格。一个压力传感器的价格取决于其精度。精度越高,其价格越高。错误的传感器制造会带来昂贵的品质和效率问题。这就是使用者必须了解制造商计算精度的方法,并理解哪些参数需要正确的用于对比不同传感器性能的原因。只有这样,才能作出明智的选择,并保证在其特定的应用中,以正确的价格选取最合适精度的传感器产品。

  理解上述关于精度的定义时,还应了解下列更多的信息,因为这些因素也会影响一个传感器(变送器)产品的“总误差”。

  • 热误差(Thermal effect): 在任何压力点上,由于工作温度变化带来的最大的输出偏差。有时该参数也被描述为零点温度误差和满量程温度误差。

  • 零点漂移(Zero Shift): 经过一段时间使用后,在零点的输出偏差。

  • 满量程漂移(Span Shift): 经过一段时间使用后,在满量程的输出偏差。

  • 长期稳定性(Long Term Stability): 经过长期使用,相比原始的工厂标定,在任何压力点上的最大偏差。

  • 输出漂移(Output Drift): 由于变送器电子电路带来的偏差。有时也被描述为零点输出漂移和满量程输出漂移。

  这样,一个变送器的“总误差”就应该是上述这些参数的总和,包括非线性、非重复性、迟滞(这3项合并后称为精度,用RSS算法)、热误差、零点漂移、满量程漂移、长期稳定性、和输出漂移。在全部这些特性中,仅仅有非线性、非重复性、迟滞这3项合并后称为精度。

  

  其它相关压力测量的术语与定义是:

  • 绝对压力(Absolute Pressure):相对于绝对真空的压力测量值。

  • 大气压力(Barometric Pressure): 相对于绝对真空的大气压力测量值。

  • 表压(Gauge Pressure): 相对于环境大气压力的压力测量值。

  • 差压(Differential Pressure): 相对于一个参考压力的压力测量值。

  • 压力变送器(Pressure Transmitter): 一个带有电压或电流输出的压力测量装置。常用的是0-10 VDC或 4-20 mA。

  • 满量程(FS, Full Span or Full Scale): 一个变送器产品测量的范围。

  • 测量范围(Range): 一个变送器产品被设计的最大测量值与最小测量值。

  • 量程(Span): 一个变送器产品的最大测量值和最小测量值之差。

  • 破坏压力(Burst Pressure): 传感器可以承受的最大压力。

  • 保证压力(Proof Pressure): 传感器可以正常工作并保持其特性的最大压力。