सेंसर, उपकरणों और प्रणालियों का डिजाइन और उत्पादन

यूडीसी 681.586"326:621.3.088.228

स्ट्रेन गेज सेमीकंडक्टर सेंसर के तापमान त्रुटि को सामान्य करने पर

वी. एम. स्टुचेबनिकोव

विस्तृत तापमान रेंज में काम करने वाले यांत्रिक मात्रा के स्ट्रेन गेज सेंसर के लिए, रैखिक तापमान गुणांक का उपयोग करके अतिरिक्त तापमान त्रुटि को सामान्य करने से माप परिणामों में महत्वपूर्ण विकृति होती है। लेख से पता चलता है कि तापमान सीमा में तापमान त्रुटि क्षेत्र को सामान्य करना अधिक सही है जिसमें सेंसर को थर्मल रूप से मुआवजा दिया जाता है। यह आउटपुट सिग्नल के नॉनलाइनियर तापमान निर्भरता वाले सेमीकंडक्टर स्ट्रेन गेज सेंसर के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है।

अतिरिक्त तापमान त्रुटियांत्रिक मात्राओं के सेंसरों की एक महत्वपूर्ण विशेषता है, जो उनके माप की त्रुटि का निर्धारण करती है। इसलिए, इसे हमेशा इन सेंसरों के मुख्य मापदंडों के बीच इंगित किया जाता है। अधिकांश निर्माता एक रैखिक तापमान गुणांक का उपयोग करके अतिरिक्त तापमान त्रुटि को सामान्य करते हैं, अर्थात, एक या दस डिग्री सेल्सियस (या अंग्रेजी भाषी देशों में फ़ारेनहाइट) के सेंसर आउटपुट रेंज के प्रतिशत के रूप में। इस मामले में, एक नियम के रूप में, यह माना जाता है कि तापमान त्रुटि का संकेत किसी भी प्रकार का हो सकता है, इसलिए इसे आमतौर पर ±y %/°C (या ±y %/10 °C) के रूप में दर्शाया जाता है। इसलिए तापमान त्रुटि को सामान्य करने की अनुशंसा की जाती है नियमोंआईईसी (उदाहरण के लिए,), और उनके बाद रूसी मानक (उदाहरण के लिए,)।

यह लेख यांत्रिक मात्रा के सेंसर की अतिरिक्त तापमान त्रुटि को सामान्य करने की इस पद्धति के नुकसान पर चर्चा करता है, जो विशेष रूप से स्ट्रेन गेज सेंसर में स्पष्ट हैं। अर्धचालक सेंसर, जो आज दबाव, बल, गति मापदंडों आदि के लिए उपयोग किए जाने वाले अधिकांश सेंसर का गठन करता है। विशिष्ट उदाहरणों में, रूस में व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले हेटेरोएपिटैक्सियल सिलिकॉन-ऑन-सेफायर (एसओएस) संरचनाओं पर आधारित स्ट्रेन गेज दबाव सेंसर का उपयोग किया जाता है।

यह बिल्कुल स्पष्ट है, सबसे पहले, कि निर्दिष्ट राशनिंग तभी समझ में आती है जब रैखिक निर्भरतातापमान सेंसर आउटपुट सिग्नल। हालाँकि, सटीकता की स्वीकार्य डिग्री के साथ स्ट्रेन गेज सेंसर के आउटपुट सिग्नल की तापमान निर्भरता का एक रैखिक अनुमान केवल मेटल स्ट्रेन गेज रेसिस्टर्स और/या अपेक्षाकृत छोटे तापमान रेंज वाले सेंसर के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। चूंकि अर्धचालकों को तापमान पर मापदंडों की एक मजबूत और गैर-रेखीय निर्भरता की विशेषता होती है, इसलिए अर्धचालक तनाव गेज सेंसर का आउटपुट सिग्नल, एक नियम के रूप में, महत्वपूर्ण है।

अत्यधिक अरैखिक रूप से तापमान पर निर्भर करता है, जो व्यापक तापमान रेंज में संचालन करते समय विशेष रूप से ध्यान देने योग्य होता है।

दूसरे, यह राशनिंग वास्तव में उपभोक्ता को भ्रमित करती है, जिससे उसे वास्तविक माप त्रुटि को दोगुना करने के लिए मजबूर होना पड़ता है। तथ्य यह है कि आउटपुट सिग्नल के रैखिक तापमान निर्भरता वाले विशिष्ट सेंसर के लिए, इस निर्भरता का ढलान एक बहुत ही निश्चित संकेत है, इसलिए सिग्नल केवल तापमान के साथ घट या बढ़ सकता है। तापमान त्रुटि के सामान्यीकरण को %/डिग्री सेल्सियस में व्यक्त करके एक निश्चित मूल्य और संकेत का संकेत देकर, उपभोक्ता वास्तव में माप त्रुटि का मूल्यांकन और ध्यान में रख सकता है, उदाहरण के लिए, एक निश्चित तापमान पर दबाव; हालाँकि, यदि चिह्न निर्धारित नहीं है, तो माप अनिश्चितता बहुत बढ़ जाती है।

इसे चित्र में बताया गया है। 1. चित्र में। 1ए उस मामले को दिखाता है जब मापा दबाव (सेंसर आउटपुट सिग्नल के आनुपातिक) बढ़ते तापमान के साथ रैखिक रूप से कम हो जाता है। इस मामले में, एक ज्ञात तापमान "माप" पर, उपभोक्ता तापमान त्रुटि को ध्यान में रख सकता है और सेंसर आरएमएस द्वारा मापा गया दबाव वास्तविक दबाव आरएन पर ला सकता है, जो "सामान्य" तापमान "एन" पर सामान्यीकृत होता है:

Рн = रिज़्म - यू ("इज़्म - "एनएक्स (1)

जहाँ y निर्भरता p (") (y) का ढलान है< 0). Конечно, при этом, как минимум, сохраняется неопределенность фактического давления, определяемая основной погрешностью датчика (полоса, ограниченная штриховыми прямыми на рис. 1, а).

स्थिति पूरी तरह से अलग होती है जब तापमान त्रुटि का संकेत निर्धारित नहीं होता है (चित्र 1, बी देखें)। इस मामले में, ज्ञात माप तापमान पर भी, सेंसर की मुख्य त्रुटि को ध्यान में रखे बिना भी, मापा दबाव की अनिश्चितता Dr = (рн1 - рн2) है।

बेशक, यदि माप तापमान भी लगभग अज्ञात है, और इसके बारे में जो कुछ भी ज्ञात है वह यही है

चावल। 1. रैखिक तापमान गुणांक y के नकारात्मक (ए) और अनिश्चित (बी) संकेत के मामले में तापमान पर सेंसर आउटपुट सिग्नल की रैखिक निर्भरता के साथ दबाव माप की तापमान त्रुटि

(अधिकतम - न्यूनतम) ऑपरेटिंग तापमान सीमा के भीतर है, जिसके परिणामस्वरूप दबाव माप अनिश्चितता है

"Рм = (Р2 - Р1) = IУI ("अधिकतम - "न्यूनतम) (2)

इस बात की परवाह किए बिना कि सीधी रेखा p(") के ढलान गुणांक का चिह्न ज्ञात है या नहीं।

आइए हम स्ट्रेन गेज ट्रांसड्यूसर (टीसी) के आउटपुट सिग्नल की नॉनलाइनियर तापमान निर्भरता के मामले पर विचार करें। उदाहरण के लिए, एसओएस संरचनाओं पर आधारित दबाव ट्रांसफार्मर के लिए, जिसके तापमान बहाव की भरपाई थर्मली स्वतंत्र प्रतिरोधों वाले सर्किट द्वारा की जाती है, तापमान पर आउटपुट सिग्नल की निर्भरता परवलयिक के करीब होती है। प्रसार या प्रत्यारोपित स्ट्रेन गेज वाले सिलिकॉन टीसी की समान निर्भरता होती है। तदनुसार, ऐसे टीपी (सेंसर के आउटपुट सिग्नल के आनुपातिक) के साथ सेंसर द्वारा मापा गया दबाव भी नहीं है

रैखिक रूप से तापमान पर निर्भर करता है (चित्र 2), जब तक कि इसे और सही करने के लिए विशेष उपाय नहीं किए जाते विद्युत सर्किट, उदाहरण के लिए, माइक्रोप्रोसेसर का उपयोग करना। इस मामले में, नियामक दस्तावेजों के पत्र के अनुसार, यदि तापमान त्रुटि को एक रैखिक गुणांक द्वारा सामान्यीकृत किया जाता है, तो ढलान के अधिकतम (पूर्ण मूल्य में) मूल्य + परवलय के स्पर्शरेखा के उमैक्स को इंगित करना आवश्यक है (चित्र 2 में पतली सीधी रेखाएँ)। परिणामस्वरूप, ऑपरेटिंग तापमान रेंज "अधिकतम..." न्यूनतम में मानक कुल तापमान त्रुटि अभिव्यक्ति (2) द्वारा निर्धारित की जानी चाहिए:

"Рн = (Р2 - Р1) = 1 उमैक्स _ ("अधिकतम - "न्यूनतम") (3)

जाहिर है, यह मान वास्तविक कुल तापमान त्रुटि से कहीं अधिक है (चित्र 2 देखें)

"आरएफ = (आरएन - आरमिन)। (4)

इससे यह पता चलता है कि सेंसर आउटपुट सिग्नल की गैर-रेखीय तापमान निर्भरता के साथ, अतिरिक्त तापमान माप त्रुटि को सामान्य करने के लिए रैखिक तापमान गुणांक y का उपयोग करना व्यर्थ है, क्योंकि ऑपरेटिंग तापमान सीमा के भीतर यह परिमाण और संकेत में बदलता है (शून्य से गुजरने सहित) , और मौजूदा नियमऑपरेटिंग मैनुअल में Y का अधिकतम (निरपेक्ष मान में) मान इंगित करना आवश्यक है।

यही कारण है कि MIDA-13P दबाव सेंसर में, अतिरिक्त तापमान त्रुटि के माप के रूप में, तापमान त्रुटि क्षेत्र को ऑपरेटिंग तापमान रेंज "आरएफ" में सामान्यीकृत किया जाता है, जो सेंसर पासपोर्ट में दर्शाया गया है। आकार पर सांख्यिकीय डेटा MIDA-13P सेंसर का तापमान त्रुटि क्षेत्र लेख में दिया गया है। यह कहना आवश्यक है कि Gosstandart इस दृष्टिकोण से पूरी तरह सहमत है और MIDA सेंसर के सभी नियामक दस्तावेज रूसी संघ के राज्य रजिस्टर द्वारा मान्यता प्राप्त हैं।

चावल। 2. आउटपुट सिग्नल की गैर-रेखीय तापमान निर्भरता वाले सेंसर के लिए दबाव माप में तापमान त्रुटि के क्षेत्र का निर्धारण:

"Рф - तापमान त्रुटि का वास्तविक क्षेत्र; "Рн - तापमान निर्भरता के एक रैखिक गुणांक द्वारा तापमान त्रुटि को सामान्य करते समय तापमान त्रुटि का मानक क्षेत्र

ZepBOGB और Sysfems नंबर 9.2004

चावल। 3. MIDA-13P सेंसर के साथ दबाव माप में अतिरिक्त तापमान त्रुटि की विशिष्ट तापमान निर्भरता, 120 डिग्री तापमान रेंज में तापमान की भरपाई (-40...+80 डिग्री सेल्सियस)

"सामान्य" तापमान "एन = (20 ± 5) डिग्री सेल्सियस। समान चौड़ाई की अन्य तापमान सीमा में तापमान मुआवजे के साथ (उदाहरण के लिए, 200...320 डिग्री सेल्सियस), त्रुटि की तापमान निर्भरता का एक समान रूप होता है ( लेकिन इस मामले में दिए गए उदाहरण के लिए "सामान्य" तापमान Tn = (260 ± 5) °C) होना चाहिए

कुछ विदेशी मानकों द्वारा तापमान त्रुटि क्षेत्र (रैखिक तापमान गुणांक के साथ) में माप त्रुटियों की भी अनुमति है।

कुछ और बिंदु बनाने की जरूरत है. सबसे पहले, परवलयिक के करीब आउटपुट सिग्नल की तापमान निर्भरता वाले सेंसर में (अर्थात्, यह MIDA दबाव सेंसर में होता है), तापमान त्रुटि क्षेत्र न्यूनतम होता है जब "सामान्य" तापमान "एन", जिस पर सेंसर होता है कैलिब्रेटेड और इसकी मुख्य त्रुटि निर्धारित की जाती है, ऑपरेटिंग तापमान रेंज के बीच में है (जिसमें आउटपुट सिग्नल का तापमान मुआवजा किया जाता है)। MIDA-13P सेंसर में यह स्वचालित रूप से किया जाता है (ऑपरेटिंग तापमान रेंज -40 से +80 तक होता है) डिग्री सेल्सियस, 20 + 5 डिग्री सेल्सियस पर सामान्यीकरण - चित्र 3 देखें उच्च तापमान MIDA-12P सेंसर में, जिसमें मापा माध्यम का तापमान 350 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच सकता है, स्थिति कुछ अधिक जटिल है और इस पर अधिक चर्चा की जाएगी नीचे विवरण.

दूसरे, यदि रैखिक तापमान निर्भरता के मामले में, जब ऑपरेटिंग तापमान रेंज कम हो जाती है, तो कुल तापमान त्रुटि रैखिक रूप से घट जाती है, तो परवलयिक निर्भरता के साथ यह कमी द्विघात होती है - उदाहरण के लिए, ऑपरेटिंग तापमान रेंज में सममित कमी के साथ आधा (उदाहरण के लिए, -40...+80° से -10...+50°C तक) तापमान त्रुटि क्षेत्र चार से कम हो जाता है। इससे जटिल इलेक्ट्रॉनिक्स के उपयोग के बिना सीमित तापमान सीमा में काम करने वाले उच्च-सटीक दबाव सेंसर बनाना संभव हो जाता है। इस प्रकार, 0...40 डिग्री सेल्सियस की सीमा में, प्रतिरोधक तापमान क्षतिपूर्ति सर्किट वाले MIDA-13P दबाव सेंसर का विशिष्ट तापमान त्रुटि क्षेत्र 0.2% से अधिक नहीं होता है (चित्र 3 देखें)।

तीसरा, यदि "सामान्य" तापमान जिस पर मुख्य सेंसर त्रुटि निर्धारित की जाती है (आमतौर पर कमरे का तापमान) तापमान क्षतिपूर्ति सीमा के केंद्र में नहीं है, तो त्रुटि की तापमान निर्भरता की गैर-रैखिकता को नजरअंदाज कर दिया जाता है

यह स्पष्ट है कि 4 वर्षों के बाद प्रश्न प्रासंगिक नहीं रह गया है, लेकिन जैसा कि मैं इसे समझता हूं, +23C पर एक त्रुटि प्राप्त हुई (25.04/25-1)*100%= +0.16% (यूआरएल के% में, जो 25एमपीए है) ), +55C पर परिणामी त्रुटि (24.97/25-1)*100% = -0.12% थी।

और +23C पर सेंसर त्रुटि को URL के 0.2% के रूप में सामान्यीकृत किया जाता है, और +55C पर यह 0.2%+0.08%*(55C-23C)/10C = URL का 0.456% होना चाहिए।

अर्थात्, सत्यापन में कोई समस्या नहीं हो सकती (+23C पर हमारे पास +0.16% है और +/-0.2% की सहनशीलता है, +55C पर हमारे पास -0.12% है और +/-0.456% की सहनशीलता है)। +55C पर डिवाइस सामान्य (+23C) तापमान की तुलना में अधिक सटीक साबित हुआ।

यानी, सत्यापन में कोई समस्या नहीं हो सकती (+23C पर हमारे पास +0.16% है और +/-0.2% की सहनशीलता है...

ऐसा लगता है कि सारी रीडिंग ले ली गई है मूल त्रुटि के भीतर फिट , इस मामले में 0.05MPa के बराबर....

निम्नलिखित प्रश्न उठा: दबाव सेंसर, जो एक मापने वाले उपकरण के लिए प्रकार परीक्षण की तैयारी कर रहा है...

इन परीक्षणों के दौरान, इस मामले में, इस सेंसर के डेवलपर द्वारा प्रस्तावित एमएक्स... की शुद्धता और वैधता स्थापित की जानी चाहिए तापमान परिवर्तन के कारण अतिरिक्त सेंसर त्रुटि पर्यावरण...

मापे गए मानों से पता चला कि परीक्षण किए गए सेंसर की मुख्य त्रुटि इसके लिए डेवलपर द्वारा प्रस्तावित अनुमेय त्रुटि की सीमा के मूल्य से अधिक नहीं थी - ±0.2% या पूर्ण मान ±0.05 एमपीए में, लेकिन

इस सेंसर के लिए तापमान परिवर्तन से अतिरिक्त त्रुटि का प्राप्त मूल्य पार हो गईअनुमेय अतिरिक्त त्रुटि की सीमा के लिए डेवलपर का प्रस्तावित मूल्य:

अतिरिक्त तापमान त्रुटि की गणना करने की विधि के अनुसार, हम प्राप्त करते हैं:

(24.97-25.04)/(25*0.1*(55-23)) * 100 = -0.0875%, यानी। सेंसर अतिरिक्त तापमान त्रुटि में फिट नहीं होता!!!

वे। डेवलपर ने मान लिया कि इस प्रकार का सेंसर है अतिरिक्त त्रुटि प्रत्येक 10°C के लिए URL के ±0.08% के तापमान में परिवर्तन से, और जब पहले सेंसर पर इस मान की जाँच की गई, तो यह -0.0875% निकला...

यहां यह सवाल तुरंत उठता है कि क्या डेवलपर ने मूल्य सही ढंग से निर्धारित किया है अतिरिक्त त्रुटि प्रत्येक 10°C के लिए URL के ±0.08% के बराबर तापमान परिवर्तन से..., क्योंकि +55°C के तापमान पर सेंसर की कुल त्रुटि की जांच करना आवश्यक नहीं है, जैसा कि आप करते हैं (कल्पना करें कि क्या होगा यदि मुख्य त्रुटि का प्राप्त मूल्य इस सेंसर के लिए अनुमेय सीमा पर था...), अर्थात्, वह पैरामीटर जो सामान्यीकृत है..., अर्थात। आकार परिवर्तनसंगत से त्रुटियाँ परिवर्तनतापमान....

इसके अलावा, मापे गए मान केवल तापमान परिवर्तन से अतिरिक्त त्रुटि का अनुमान लगाना संभव बनाते हैं ऊपरसामान्य रूप से लिए गए तापमान +23°C से।

तापमान परिवर्तन से अतिरिक्त त्रुटि का अनुमान लगाना भी आवश्यक है नीचेसामान्य रूप से लिए गए तापमान +23°C से, अर्थात। -40°C पर, और यह परिवर्तन +55°C के तापमान तक 32°C नहीं है, बल्कि 63°C है..., यानी, सबसे अधिक संभावना है, तापमान परिवर्तन से अतिरिक्त त्रुटि का मान नीचेपरिणाम इस सेंसर के लिए प्राप्त मूल्य से भी अधिक होगा ऊपर (-0.0875%)....

एक नियम के रूप में, एसआई के लिए तापमान परिवर्तन से अतिरिक्त त्रुटि अतिरिक्त त्रुटियों की अधिकतम सीमा पर सेट की जाती है ऊपरऔर नीचे...., या, दुर्लभ मामलों में, दो - भिन्न...

इसलिए, इस मामले में, तापमान परिवर्तन से उनके लिए (इस प्रकार के सेंसर के लिए) पर्याप्त अतिरिक्त त्रुटि स्थापित करने के लिए विचाराधीन सेंसर के प्रतिनिधि नमूने पर अतिरिक्त परीक्षणों की एक श्रृंखला करना आवश्यक है...

5.2. त्रुटियाँ तापमान मापसंपर्क सेंसर

तापमान माप में त्रुटियों की चर्चा कई मोनोग्राफ और प्रकाशनों में की गई है, जिनकी संख्या सैकड़ों और हजारों तक है। यहां हम सबसे विशिष्ट माप स्थितियों के आधार पर इस समस्या पर संक्षेप में, सरलीकृत, योजनाबद्ध रूप से विचार करेंगे। इस विचार का मुख्य लक्ष्य सेंसर की सही पसंद, माप प्रयोग के सार्थक, समीचीन संगठन पर ध्यान केंद्रित करना है जो कमी सुनिश्चित करता है; अपरिहार्य त्रुटियाँ, साथ ही उनके अनुमानित मूल्यांकन की संभावना।

हम यहां केवल थर्मल मूल की त्रुटियों पर विचार करेंगे, जो सेंसर और मापी गई वस्तु की विभिन्न थर्मोफिजिकल विशेषताओं के कारण होती है, साथ ही सेंसर के तापमान क्षेत्र के गठन पर न केवल मुख्य प्रकार के गर्मी हस्तांतरण के कारण प्रभाव पड़ता है। सेंसर के संवेदनशील तत्व का तापमान वस्तु के मापा तापमान के बराबर होना चाहिए, लेकिन माध्यमिक प्रकार के ताप हस्तांतरण भी सेंसर के तापमान क्षेत्र को विकृत करते हैं। ये कारण इस तथ्य की ओर ले जाते हैं कि स्थिर तापमान को मापते समय, सेंसर का स्थिर-अवस्था तापमान मान वस्तु के मापा तापमान से भिन्न होता है। यह अंतर द्वितीयक प्रकार के ताप स्थानांतरण के कारण होने वाली त्रुटि है।

गैर-स्थिर तापमान को मापते समय, एक त्रुटि जोड़ी जाती है, जिसे आमतौर पर गतिशील कहा जाता है, जो सेंसर की थर्मल जड़ता के कारण होती है। और द्वितीयक प्रकार के ऊष्मा स्थानांतरण इस त्रुटि में योगदान करते हैं।

इसके अलावा, बाहरी ऊर्जा स्रोतों की उपस्थिति में, सेंसर के साथ उनकी बातचीत की स्थिति में, सेंसर के तापमान को विकृत करना भी संभव है, जो अतिरिक्त हीटिंग की प्रकृति में है, जिससे संबंधित सेंसर त्रुटि बनती है। ऐसी त्रुटियों में सेंसर पर ब्रेक लगाने के दौरान उच्च गति वाले गैस प्रवाह की गतिज ऊर्जा को सेंसर की एन्थैल्पी में परिवर्तित करने के साथ-साथ मापने वाले करंट द्वारा प्रतिरोध थर्मामीटर के संवेदनशील तत्व को गर्म करने के कारण होने वाली त्रुटियां शामिल हैं।

जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, संरचनात्मक तत्वों की सतहों का तापमान प्रतिरोध थर्मामीटर और थर्मोकपल का उपयोग करके मापा जाता है। सेंसर का आकार जितना छोटा होगा, उसकी अपनी ताप क्षमता और थर्मल प्रतिरोध उतना ही छोटा होगा, और माध्यमिक प्रकार के ताप हस्तांतरण का प्रभाव उतना ही कम होगा (इस मामले में, मुख्य ताप हस्तांतरण प्रक्रिया मापी गई सतह और सेंसर के बीच प्रवाहकीय ताप विनिमय है) ), ऐसे मापों में त्रुटियां उतनी ही कम होंगी।

मोटाई की प्लेट का तापमान मापने पर विचार करें एल 0 फ्लैट प्रतिरोध थर्मामीटर. प्लेट के दोनों किनारों पर, चित्र में स्थितियाँ प्रस्तुत की गई हैं। 5.3, ए. यहां α 1 और α 2 प्लेट और माध्यम की सतहों के बीच संवहन ताप विनिमय के गुणांक हैं; टी 1 और टी 2  परिवेश का तापमान; टी सी 1 और टी सी2 प्लेट सतहों का तापमान है; एल डी  सेंसर की मोटाई. सेंसर और प्लेट दोनों की मोटाई अपेक्षाकृत सीमित है एल डी और एल 0 , अन्य आकार असीमित हैं. इस प्रकार, यह माना जाता है कि मामला बी)उस मामले से मेल खाता है जहां सेंसर हीटिंग स्रोत के विपरीत दिशा में स्थित है, मामला वी) हीटिंग स्रोत की ओर से, और सेंसर स्थापित करने से गर्मी हस्तांतरण गुणांक α 1 और α 2 नहीं बदलता है .

यह माना जाता है कि सेंसर द्वारा मापा गया तापमान उसके केंद्रीय खंड (एल डी /2) में सेंसिंग तत्व के स्थान से मेल खाता है।

आइए हम प्लेट और सेंसर के तापीय चालकता गुणांक को क्रमशः Λ 0 और Λ d द्वारा निरूपित करें।

किसी प्लेट के स्थिर तापमान को मापते समय, त्रुटि का रूप इस प्रकार होता है:

अवसर के लिए बी):

(5.12)

अवसर के लिए वी):

(5.13)

क्योंकि एल डी /Λ डी = पी डी , एल 0 / Λ 0 = पी 0 सेंसर और प्लेट के थर्मल प्रतिरोध, क्रमशः, हम थर्मल प्रतिरोध के संदर्भ में दिए गए त्रुटि संबंधों को फिर से लिख सकते हैं: मामला बी):

(5.14)

(5.15)

गैर-स्थिर तापमान को मापते समय, इस धारणा के तहत स्थिर-स्थिति त्रुटियों के लिए अभिव्यक्तियाँ की जाती हैं कि मापा सतह का तापमान रैखिक रूप से भिन्न होता है टी साथ = टी 0 + bτ और α 2 = 0, फॉर्म है:

हो रहा बी):

(5.16)

हो रहा वी):

(5.17)

(5.18)

(5.19)

यह धारणा कि हीटिंग स्रोत के विपरीत पक्ष पर गर्मी हस्तांतरण गुणांक शून्य के बराबर है, प्लेट के एडियाबेटिक इन्सुलेशन की धारणा का मतलब है, यानी। यह माना जाता है कि इसमें प्रवेश करने वाली सारी गर्मी इसे गर्म करने में खर्च हो जाती है। यह मामला, पहले सन्निकटन के लिए, तब साकार होता है जब प्लेट का भौतिक इन्सुलेशन हीटिंग स्रोत के विपरीत तरफ, या बहुत कम गर्मी हस्तांतरण गुणांक (उच्च ऊंचाई पर उड़ानों के दौरान शांत हवा, दुर्लभ वातावरण) पर पेश किया जाता है। इस धारणा के कारण ही ऐसी सरल अभिव्यक्तियाँ प्राप्त करना संभव हो सका टी मुँह .

यदि प्लेट पतली है और उसकी सामग्री में उच्च तापीय चालकता गुणांक है, तो Δ टी मुँहसे लगभग स्वतंत्र थर्मल रेज़िज़टेंसप्लेटें. लत Δ टी मुँहसे α 1 प्रकृति में अतिशयोक्तिपूर्ण है, छोटे मूल्यों पर ध्यान देने योग्य निर्भरता α 1 और जब निर्भरता व्यावहारिक रूप से गायब हो जाती है α 1 >1000 डब्लू/एम 2 डिग्री। इस प्रकार, त्रुटि मान मुख्य रूप से सेंसर के थर्मोफिजिकल मापदंडों द्वारा निर्धारित किया जाता है। सतह प्रतिरोध थर्मामीटर की मुख्य सुदृढ़ीकरण सामग्री के लिए ये पैरामीटर तालिका में दिए गए हैं। 5.4.

तालिका 5.4

प्रतिरोध थर्मामीटर की सतह को मजबूत करने वाली सामग्रियों के लिए सी डी, पी डी का मान

आइए चित्र में दिखाए गए मामले के लिए थर्मोकपल के साथ प्लेट तापमान को मापने में त्रुटि पर विचार करें। 5.4.

पी लामिना की मोटाई एल 0 प्लेट के दोनों ओर के वातावरण के साथ ताप विनिमय में रहें। तदनुसार, पर्यावरण के साथ ताप विनिमय गुणांक α 1 और α 2 और परिवेश का तापमान टी 1 और टी 2 . थर्मोकपल थर्मोइलेक्ट्रोड की त्रिज्या आर डी , थर्मोइलेक्ट्रोड की तापीय चालकता समान मानी जाती है  Λ डी .

हम थर्मोकपल के प्रभाव को ऊष्मा स्रोत की क्रिया मानते हैं क्यूπ आर 2 एल 0 (आर स्रोत की त्रिज्या है)।

(5.20)

हम थर्मोकपल के प्रभाव को ऊष्मा स्रोत की क्रिया मानते हैं क्यू, आयतन के साथ प्लेट में एक क्षेत्र घेर रहा है π आर 2 एल 0 (आर स्रोत की त्रिज्या है)।

तब स्रोत की क्रिया से दूरस्थ क्षेत्र में प्लेट का तापमान होता है

(5.21)

और सापेक्ष त्रुटि

(5.22)

कहाँ क 0 (μ ), क 1 (μ ) - शून्य और प्रथम क्रम के संशोधित बेसेल फ़ंक्शन;

(5.23)

(5.24)

- थर्मोकपल थर्मोइलेक्ट्रोड का ताप स्थानांतरण गुणांक। यहाँ δ सेऔर Λ से- क्रमशः, थर्मोकपल थर्मोइलेक्ट्रोड के इन्सुलेशन की मोटाई और तापीय चालकता गुणांक; α डी- थर्मोइलेक्ट्रोड और पर्यावरण के बीच ताप विनिमय का गुणांक;

(5.25)

चित्र में दिखाए गए मामले के लिए थर्मोकपल त्रुटियाँ। 5.4 सीमित हैं। यदि थर्मोइलेक्ट्रोड को पहले पर्याप्त लंबाई पर मापी गई इज़ोटेर्मल सतह के साथ रखा जाए तो उन्हें काफी कम किया जा सकता है (पर्याप्तता की कसौटी अनुपात है) एल/ आर डी>50), और फिर सतह से दूर चले जाएं।

माध्यम के तापमान को मापने वाले सेंसर की त्रुटियों पर विचार चित्र में प्रस्तुत सामान्य आरेख में कम हो जाएगा। 5.5. माध्यम या तो गैस या तरल हो सकता है।

चित्र में पदनाम। 5.5 टी बुध- मापा माध्यम का तापमान; टी डी - सेंसर द्वारा मापा गया तापमान; टी अनुसूचित जनजाति- सेंसर बॉडी का तापमान। यह मान लिया है कि टी बुध > टी डी > टी अनुसूचित जनजाति > टी को α बुध - माध्यम और सेंसर के बीच संवहन ताप विनिमय का गुणांक; ε डी , ε अनुसूचित जनजाति- सेंसर की सतह और दीवार के उत्सर्जन गुणांक; क्यू रूपा , क्यू शर्त , क्यू खुश-संवहनी, प्रवाहकीय वाई, विकिरण गर्मी प्रवाह (अंतिम दो विचाराधीन माप स्थिति के लिए सेंसर के थर्मल नुकसान की विशेषता बताते हैं); वी एवी - मुक्त-प्रवाह वेग।

विचार को सरल बनाने के लिए, रेखा में माध्यम के तापमान और वेग का वितरण एक समान माना जाता है। सेंसर को थर्मोफिजिकल विशेषताओं के समान वितरण के साथ एक रॉड के रूप में माना जाता है (वास्तविक संरचनाओं के लिए, प्रभावी मूल्यों को लिया जाना चाहिए)। छड़ माध्यम के लिए एक तापमान मीटर है। स्थिर मामले में, यदि रॉड से ठंडी वस्तु (क्यू कंडीशन) तक कोई गर्मी का नुकसान नहीं हुआ और ठंडी दीवारों (क्यू रेड) पर विकिरण के कारण कोई नुकसान नहीं हुआ और यदि ब्रेक लगाने के कारण कोई त्रुटि नहीं हुई, तो सेंसर माप लेगा माध्यम का तापमान. यदि माध्यम का तापमान समय के साथ बदलता है, तो सेंसर की थर्मल जड़ता के कारण एक गतिशील त्रुटि उत्पन्न होती है। वास्तव में, सेंसर त्रुटियाँ निम्नलिखित घटकों द्वारा बनती हैं:

प्रवाहकीय ऊष्मा हानि और गतिशील ऊष्मा हानि के कारण होने वाली त्रुटियों की संयुक्त अभिव्यक्ति को स्थैतिक-गतिशील त्रुटि कहा जा सकता है

(5.27)

तैयार सरलीकरण के साथ, यह त्रुटि

(5.28)

(यह माना जाता है कि सेंसर पर तापमान प्रारंभिक मान T d (0) = 0 से अचानक T av में बदल जाता है)। यहाँ

(5.29)

- सेंसर के संवहन ताप का तापमान;
-विशिष्ट ताप क्षमता, विशिष्ट गुरुत्व, सेंसर रॉड का क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र;

(5.30)

- सेंसर रॉड के प्रवाहकीय ताप हस्तांतरण का तापमान; ए- सेंसर रॉड की तापीय प्रसार क्षमता का प्रभावी गुणांक; एल  रॉड की लंबाई.

यह देखा जा सकता है कि रॉड से सेंसर बॉडी तक हीट सिंक की उपस्थिति से स्थैतिक त्रुटि का निर्माण होता है

(5.31)

यह भी देखा जा सकता है कि प्रवाहकीय ताप स्थानांतरण की उपस्थिति में गतिशील त्रुटि कम हो जाती है।

वास्तव में, सेंसर रॉड के तापमान में परिवर्तन की दर

(5.32)

और तापीय जड़त्व गति का व्युत्क्रम है।

गर्मी हस्तांतरण की स्थिति और रॉड संरचना पर निर्भर करता है

, (5.33)

कहाँ ψ(α डीके )  रॉड के तापमान क्षेत्र की असमानता का गुणांक; ए डीटी ,  रॉड के "प्रवाहकीय गर्मी हस्तांतरण" का गुणांक; एफ - थर्मल कारक। क्योंकि

(5.34)

(5.35)

गति का व्युत्क्रम एमतापीय जड़त्व गुणांक कहा जाता है

ε = 1/एम,(5.36)

और लत ε (ए डीके )  तापीय जड़त्व का अभिलक्षणिक वक्र।

इस प्रकार, थर्मल जड़ता और गर्मी हटाने की संयुक्त अभिव्यक्ति के कारण होने वाली त्रुटि संवहन और प्रवाहकीय गर्मी हस्तांतरण के गुणांक, थर्मल कारक Ф और रॉड के तापमान क्षेत्र की असमानता के गुणांक पर निर्भर करती है। ψ(α डीके ).

शरीर में बढ़ती हीट सिंक के साथ माप में समग्र त्रुटि बढ़ जाती है, क्योंकि हीट सिंक की उपस्थिति में, जितनी जल्दी स्थिर-अवस्था तापमान मान का एहसास होता है, उतनी ही अधिक यह हीट सिंक की स्थैतिक त्रुटि से विकृत हो जाती है।

स्थैतिक त्रुटियों और थर्मल जड़ता के विशिष्ट वक्रों के मूल्यों को निर्धारित करने से सेंसर को चिह्नित करने वाले तीन मापदंडों को खोजने में मदद मिलती है: α डीटी , ψ(α डीके ) , Φ . परिमाण ψ(α डीके ) रूप में प्रस्तुत किया जा सकता है

(5.37)

(5.38)

 सेंसर रॉड के थर्मल प्रतिरोध के बराबर। प्लेट के रूप में एक छड़ के आकार के लिए n = 3, एक सिलेंडर के रूप में - n = 4, एक गेंद के रूप में - n = 5 (दूसरे प्रकार के नियमित थर्मल शासन की स्थितियों के लिए सख्ती से मान्य) .

यदि रॉड में एक विषम संरचना है - कम तापीय चालकता और ध्यान देने योग्य थर्मल प्रतिरोध के साथ एक कोर के साथ एक समान खोल (सुरक्षात्मक आवरण), तो थर्मल जड़ता के गुणांक का सीमित मूल्य रॉड के कोर द्वारा निर्धारित किया जाता है (ε ∞ = एचएफ),और स्थैतिक त्रुटि शेल की तापीय चालकता है। इस मामले में, मूल्य α डीटी यदि आप शेल के ज्यामितीय आयामों और आवरण सामग्री की तापीय चालकता गुणांक को जानते हैं तो आसानी से गणना की जा सकती है।

कुछ प्रतिनिधि डिज़ाइन प्रकार के सेंसर के स्थिर-गतिशील मापदंडों के मूल्यों पर सारांश डेटा तालिका में दिया गया है। 5.5.

तालिका 5.5

तापमान सेंसर के स्थैतिक-गतिशील पैरामीटर

(5.39)

कहाँ बी-तापमान परिवर्तन की दर.

पाइपलाइन की दीवारों के साथ सेंसर के विकिरण ताप विनिमय के कारण होने वाली त्रुटि, जिसका तापमान माध्यम के मापा तापमान से कम है, का अनुमान निम्नलिखित विचार से लगाया जा सकता है।

यदि जिस गैस का तापमान मापा जाता है वह पारदर्शी है, तो सेंसर से दीवारों तक विशिष्ट ताप प्रवाह है:

(5.40)

(5.41)

- सेंसर और दीवार के बीच उज्ज्वल ताप विनिमय का गुणांक ( ε एस - ब्लैक बॉडी उत्सर्जन गुणांक); एस डी / एस अनुसूचित जनजाति – सेंसर के सतह क्षेत्रों और विकिरण ताप विनिमय के संपर्क में आने वाली दीवार का अनुपात।

यदि हम संवहन के कारण सेंसर को आपूर्ति की गई गर्मी प्रवाह की समानता और विकिरण के कारण दीवारों को गर्मी की हानि की स्थिर समस्या पर विचार करते हैं, तो क्यू कनव और क्यू रेड के सापेक्ष संयुक्त समाधान टी डी आपको एक स्थिर मूल्य प्राप्त करने की अनुमति देता है टी डी और

(5.42)

विकिरण हानि (लगभग परिमाण के एक क्रम से) के कारण होने वाली त्रुटियों को कम करने का एक प्रभावी तरीका सेंसर और दीवारों के बीच एक विकिरण-रोधी स्क्रीन लगाना है। यह भी ध्यान में रखना आवश्यक है कि प्लस 500 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के परिवेश के तापमान पर, गैस का अपना विकिरण प्रकट होता है, जिसका स्वयं परिरक्षण प्रभाव होता है। कम उत्सर्जन गुणांक (चांदी, सोना, प्लैटिनम) वाले सेंसर के संवेदनशील तत्व की कोटिंग्स पेश करके लगभग समान प्रभाव प्राप्त किया जा सकता है।

जब सेंसर पर प्रवाह धीमा हो जाता है, तो सेंसर एक ऐसे तापमान को मापता है जो गैस प्रवाह के संतुलन थर्मोडायनामिक तापमान से अधिक होता है, लेकिन ठहराव तापमान मूल्य तक नहीं पहुंचता है, क्योंकि सेंसर पर प्रवाह का मंदी अधूरा है। अगर टीएसआर गैस प्रवाह का संतुलन थर्मोडायनामिक तापमान, और टी*- ब्रेकिंग तापमान

(5.43)

कहाँ के = सी एच / सी वी - स्थिर दबाव और स्थिर आयतन पर गैस की विशिष्ट ऊष्मा क्षमताओं का अनुपात; एम =वी बुध / वी आवाज़  मच संख्या, यानी तब प्रवाह गति का ध्वनि की स्थानीय गति से अनुपात

(5.44)

कहाँ आर पुनर्प्राप्ति गुणांक, जो सेंसर पर प्रवाह की गतिज ऊर्जा को तापीय ऊर्जा में परिवर्तित करने की अपूर्णता को दर्शाता है।

के साथ सबसे अनुकूल पुनर्स्थापन के गुणांक की निश्चितता और स्थिरता के दृष्टिकोण से, निकायों के चारों ओर अनुदैर्ध्य प्रवाह होता है, जिसमें गुणांक की स्वतंत्रता मैक और रेनॉल्ड्स संख्याओं की एक विस्तृत श्रृंखला में देखी जाती है आर.

तो एक प्लेट थर्मामीटर के लिए मूल्य आर 0.85 है. छोटे व्यास की पतली दीवार वाली ट्यूब पर सेंसर के प्रवाह संवेदनशील तत्व होते हैं आर = 0.86...0.9, अनुदैर्ध्य रूप से सुव्यवस्थित तार थर्मोकपल के लिए आर = 0,85... 0,87.

खुले तार थर्मोकपल के चारों ओर क्रॉस प्रवाह में आर≈ 0.68 ± 0.08.

पुनर्प्राप्ति गुणांक को बढ़ाने का एक प्रभावी तरीका सेंसर में ब्रेकिंग कक्षों का उपयोग करना है (एक खुला इनपुट जिसमें आउटपुट छेद क्षेत्र में 25...50 गुना कम हो जाता है)। ब्रेकिंग कक्ष में थर्मोकपल के चारों ओर अनुदैर्ध्य प्रवाह के साथ आर ≈ 0.98, अनुप्रस्थ के साथ आर ≈ 0,92... 0,96.

यदि थर्मोकपल का कार्यशील जंक्शन एक गेंद के रूप में बनाया जाता है जिसका व्यास थर्मोइलेक्ट्रोड के व्यास से अधिक है, तो अनुदैर्ध्य और अनुप्रस्थ दोनों प्रवाह में आर ≈ 0,75.

मापा संतुलन तापमान (या यदि इसे ध्यान में नहीं रखा जाता है तो त्रुटि) से प्रवाह के स्थैतिक तापमान को निर्धारित करने के लिए सुधार का एक नकारात्मक संकेत है और यह इसके बराबर है:

(5.45)

सतह पर वितरित संवेदनशील तत्वों द्वारा मापे जाने पर प्रवाह क्रॉस सेक्शन में तापमान के असमान वितरण के कारण होने वाली त्रुटियों पर अलग से विचार करने की आवश्यकता होती है।

सुदृढ़ीकरण सामग्री के इन्सुलेशन के नुकसान के कारण उच्च तापमान माप में त्रुटियों की भूमिका महत्वपूर्ण है।

प्रतिरोध थर्मामीटर के लिए, मापने की धारा और संबंधित त्रुटि द्वारा थर्मामीटर के संवेदनशील तत्व को गर्म करने की संभावना, जिसका परिमाण थर्मामीटर और पर्यावरण के बीच गर्मी विनिमय की तीव्रता और थर्मल प्रतिरोध और गर्मी क्षमता दोनों पर निर्भर करता है। संवेदनशील तत्व को मजबूत करने वाली सामग्रियों को ध्यान में रखा जाना चाहिए।

मर्मज्ञ विकिरण के क्षेत्रों में तापमान मापते समय, विकिरण के परिमाण के आधार पर तात्कालिक और अभिन्न प्रभावों के कारण होने वाली त्रुटियों को ध्यान में रखा जाना चाहिए।

यह समझा जाना चाहिए कि त्रुटियों का अनुमान लगाने के लिए आवश्यक जानकारी प्राप्त करना बुनियादी जानकारी प्राप्त करने से कहीं भी आसान नहीं है। इसलिए, यह सुनिश्चित करने के लिए कि वे स्वीकार्य हैं, वे अक्सर अधिकतम त्रुटि मानों का आकलन करने का सहारा लेते हैं।

हालाँकि, मुख्य बात त्रुटियों की प्रकृति और उनकी अभिव्यक्ति के पैटर्न को समझना है, क्योंकि यह सेंसर के उचित चयन और माप के उचित संगठन की कुंजी है।

किसी भी उपकरण सेंसर की मुख्य गुणात्मक विशेषता नियंत्रित पैरामीटर की माप त्रुटि है। किसी उपकरण की माप त्रुटि उपकरण सेंसर द्वारा दिखाए गए (मापे गए) और वास्तव में मौजूद के बीच विसंगति की मात्रा है। प्रत्येक विशिष्ट प्रकार के सेंसर के लिए माप त्रुटि संलग्न दस्तावेज़ (पासपोर्ट, संचालन निर्देश, सत्यापन प्रक्रिया) में इंगित की गई है, जो इस सेंसर के साथ आपूर्ति की गई है।

प्रेजेंटेशन के स्वरूप के अनुसार त्रुटियों को विभाजित किया गया है निरपेक्ष, रिश्तेदारऔर दिया गयात्रुटियाँ.

पूर्ण त्रुटिसेंसर द्वारा मापे गए Xiz के मान और इस मान के Xd के वास्तविक मान के बीच का अंतर है।

मापी गई मात्रा का वास्तविक मान सही मतलब. सरल शब्दों में, Xd का वास्तविक मान किसी संदर्भ उपकरण द्वारा मापा गया मान है, या उच्च सटीकता वर्ग के अंशशोधक या सेटर द्वारा उत्पन्न किया गया मान है। पूर्ण त्रुटि मापी गई मान के समान इकाइयों में व्यक्त की जाती है (उदाहरण के लिए, एम3/एच, एमए, एमपीए, आदि)। चूँकि मापा गया मान या तो उसके वास्तविक मान से अधिक या कम हो सकता है, माप त्रुटि या तो प्लस चिह्न के साथ हो सकती है (डिवाइस रीडिंग को अधिक अनुमानित किया गया है) या माइनस चिह्न के साथ (डिवाइस को कम आंका गया है)।

रिश्तेदारों की गलतीमापी गई मात्रा के वास्तविक मान Xd से पूर्ण माप त्रुटि Δ का अनुपात है।

सापेक्ष त्रुटि को प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया जाता है, या एक आयामहीन मात्रा होती है, और यह सकारात्मक और नकारात्मक दोनों मान भी ले सकती है।

त्रुटि कम हुईपूर्ण माप त्रुटि Δ का सामान्यीकरण मान Xn से अनुपात है, जो संपूर्ण माप सीमा या उसके हिस्से पर स्थिर है।

सामान्यीकरण मान Xn इंस्ट्रुमेंटेशन सेंसर स्केल के प्रकार पर निर्भर करता है:

1. यदि सेंसर स्केल एक तरफा है और निचली माप सीमा शून्य है (उदाहरण के लिए, सेंसर स्केल 0 से 150 m3/h तक है), तो Xn को ऊपरी माप सीमा के बराबर लिया जाता है (हमारे मामले में, Xn = 150 एम3/घंटा).
2. यदि सेंसर स्केल एक तरफा है, लेकिन निचली माप सीमा शून्य नहीं है (उदाहरण के लिए, सेंसर स्केल 30 से 150 m3/h तक है), तो Xn को ऊपरी और निचली माप सीमा के बीच के अंतर के बराबर लिया जाता है ( हमारे मामले में, Xn = 150-30 = 120 m3/h)।
3. यदि सेंसर स्केल दो-तरफा है (उदाहरण के लिए, -50 से +150 ˚С तक), तो Xn सेंसर माप सीमा की चौड़ाई के बराबर है (हमारे मामले में, Xn = 50+150 = 200 ˚С)।

दी गई त्रुटि प्रतिशत के रूप में व्यक्त की जाती है, या एक आयामहीन मात्रा है, और सकारात्मक और नकारात्मक दोनों मान भी ले सकती है।

अक्सर, किसी विशेष सेंसर का विवरण न केवल माप सीमा को इंगित करता है, उदाहरण के लिए, 0 से 50 mg/m3 तक, बल्कि रीडिंग रेंज भी, उदाहरण के लिए, 0 से 100 mg/m3 तक। इस मामले में दी गई त्रुटि को माप सीमा के अंत तक, यानी 50 mg/m3 तक सामान्यीकृत किया जाता है, और 50 से 100 mg/m3 तक की रीडिंग रेंज में सेंसर की माप त्रुटि बिल्कुल भी निर्धारित नहीं की जाती है - में वास्तव में, सेंसर कुछ भी दिखा सकता है और माप में कोई त्रुटि हो सकती है। सेंसर की माप सीमा को कई माप उपश्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है, जिनमें से प्रत्येक के लिए अपनी त्रुटि निर्धारित की जा सकती है, परिमाण और प्रस्तुति के रूप दोनों में। इस मामले में, ऐसे सेंसर की जांच करते समय, प्रत्येक उप-श्रेणी अपने स्वयं के मानक माप उपकरणों का उपयोग कर सकती है, जिनकी सूची इस डिवाइस के लिए सत्यापन प्रक्रिया में इंगित की गई है।

कुछ उपकरणों के लिए, पासपोर्ट माप त्रुटि के बजाय सटीकता वर्ग को इंगित करते हैं। ऐसे उपकरणों में यांत्रिक दबाव गेज शामिल हैं, जो द्विधात्विक थर्मामीटर, थर्मोस्टैट्स, प्रवाह संकेतक, पैनल माउंटिंग के लिए पॉइंटर एमीटर और वोल्टमीटर आदि को इंगित करते हैं। सटीकता वर्ग माप उपकरणों की एक सामान्यीकृत विशेषता है, जो अनुमेय बुनियादी और अतिरिक्त त्रुटियों की सीमाओं के साथ-साथ कई अन्य गुणों द्वारा निर्धारित की जाती है जो उनकी मदद से किए गए माप की सटीकता को प्रभावित करते हैं। इसके अलावा, सटीकता वर्ग इस उपकरण द्वारा किए गए माप की सटीकता की प्रत्यक्ष विशेषता नहीं है; यह केवल माप त्रुटि के संभावित वाद्य घटक को इंगित करता है। डिवाइस की सटीकता वर्ग GOST 8.401-80 के अनुसार उसके पैमाने या बॉडी पर लागू होती है।

किसी उपकरण को सटीकता वर्ग निर्दिष्ट करते समय, इसे 1·10 n श्रृंखला से चुना जाता है; 1.5 10 एन; (1.6·10 एन); 2·10एन; 2.5 10 एन; (3·10 एन); 4·10एन; 5·10एन; 6·10एन; (जहाँ n =1, 0, -1, -2, आदि)। कोष्ठक में दर्शाए गए सटीकता वर्गों के मान नए विकसित माप उपकरणों के लिए स्थापित नहीं किए गए हैं।

सेंसर की माप त्रुटि निर्धारित की जाती है, उदाहरण के लिए, जब वे आवधिक सत्यापनऔर अंशांकन. विभिन्न सेटर्स और कैलिब्रेटर की मदद से, एक या किसी अन्य भौतिक मात्रा के कुछ मान उच्च सटीकता के साथ उत्पन्न होते हैं और सत्यापित किए जा रहे सेंसर की रीडिंग की तुलना एक मानक मापने वाले उपकरण की रीडिंग से की जाती है, जिसमें भौतिक का समान मान होता है मात्रा की आपूर्ति की जाती है। इसके अलावा, सेंसर की माप त्रुटि को फॉरवर्ड स्ट्रोक (पैमाने के न्यूनतम से अधिकतम तक मापी गई भौतिक मात्रा में वृद्धि) और रिवर्स स्ट्रोक के दौरान (मापे गए मान को अधिकतम से न्यूनतम तक घटाना) दोनों पर नियंत्रित किया जाता है। पैमाना)। यह इस तथ्य के कारण है कि सेंसर के संवेदनशील तत्व (दबाव सेंसर झिल्ली) के लोचदार गुणों के कारण, रासायनिक प्रतिक्रियाओं (इलेक्ट्रोकेमिकल सेंसर), थर्मल जड़ता आदि की विभिन्न दरें होती हैं। सेंसर पर लगने वाला बल कैसे बदलता है, इसके आधार पर सेंसर की रीडिंग अलग-अलग होगी। भौतिक मात्रा: घटता या बढ़ता है.

अक्सर, सत्यापन प्रक्रिया के अनुसार, सत्यापन के दौरान सेंसर की रीडिंग उसके डिस्प्ले या स्केल के अनुसार नहीं, बल्कि आउटपुट सिग्नल के मूल्य के अनुसार की जानी चाहिए, उदाहरण के लिए, आउटपुट करंट के मूल्य के अनुसार। वर्तमान आउटपुट 4...20 एमए।

0 से 250 एमबार के माप पैमाने के साथ सत्यापित किए जा रहे दबाव सेंसर के लिए, संपूर्ण माप सीमा पर मुख्य सापेक्ष माप त्रुटि 5% है। सेंसर का वर्तमान आउटपुट 4...20 एमए है। कैलिब्रेटर ने सेंसर पर 125 एमबार का दबाव लगाया, जबकि इसका आउटपुट सिग्नल 12.62 एमए है। यह निर्धारित करना आवश्यक है कि सेंसर रीडिंग स्वीकार्य सीमा के भीतर है या नहीं।

सबसे पहले, यह गणना करना आवश्यक है कि सेंसर Iout.t का आउटपुट करंट Рт = 125 mbar के दबाव पर क्या होना चाहिए।

Iout.t = Ish.out.min + ((Ish.out.max – Ish.out.min)/(Rsh.max – Rsh.min))*Рт

जहां Iout.t 125 mbar, mA के दिए गए दबाव पर सेंसर का आउटपुट करंट है।

Ish.out.min - सेंसर का न्यूनतम आउटपुट करंट, mA। 4…20 mA के आउटपुट वाले सेंसर के लिए, Ish.out.min = 4 mA, 0…5 या 0…20 mA के आउटपुट वाले सेंसर के लिए, Ish.out.min = 0।

Ish.out.max - सेंसर का अधिकतम आउटपुट करंट, mA। 0...20 या 4...20 mA के आउटपुट वाले सेंसर के लिए, Ish.out.max = 20 mA, 0...5 mA के आउटपुट वाले सेंसर के लिए, Ish.out.max = 5 मा.

Рш.max - दबाव सेंसर स्केल की अधिकतम सीमा, एमबार। Psh.max = 250 एमबार.

रु.मिनट - प्रेशर सेंसर का न्यूनतम पैमाना, एमबार। रु.मिनट = 0 एमबार.

Рт - अंशशोधक से सेंसर तक आपूर्ति किया गया दबाव, एमबार। आरटी = 125 एमबार.

स्थानापन्न ज्ञात मूल्यहम पाते हैं:

Iout.t = 4 + ((20-4)/(250-0))*125 = 12 एमए

अर्थात्, सेंसर पर लागू 125 एमबार के दबाव के साथ, इसका वर्तमान आउटपुट 12 एमए होना चाहिए। हम उन सीमाओं पर विचार करते हैं जिनके भीतर आउटपुट करंट का परिकलित मान बदल सकता है, यह ध्यान में रखते हुए कि मुख्य सापेक्ष माप त्रुटि ± 5% है।

ΔIout.t =12 ± (12*5%)/100% = (12 ± 0.6) mA

अर्थात्, वर्तमान आउटपुट पर सेंसर पर लगाए गए 125 एमबार के दबाव के साथ, आउटपुट सिग्नल 11.40 से 12.60 एमए तक की सीमा में होना चाहिए। समस्या की स्थितियों के अनुसार, हमारे पास 12.62 एमए का आउटपुट सिग्नल है, जिसका अर्थ है कि हमारा सेंसर निर्माता द्वारा निर्दिष्ट माप त्रुटि को पूरा नहीं करता है और समायोजन की आवश्यकता है।

हमारे सेंसर की मुख्य सापेक्ष माप त्रुटि है:

δ = ((12.62 – 12.00)/12.00)*100% = 5.17%

उपकरण उपकरणों का सत्यापन और अंशांकन कब किया जाना चाहिए सामान्य स्थितियाँपर्यावरण के अनुसार वायु - दाब, आर्द्रता और तापमान और पर रेटेड वोल्टेजसेंसर बिजली की आपूर्ति, उच्चतर या के बाद से हल्का तापमानऔर आपूर्ति वोल्टेज से अतिरिक्त माप त्रुटियां हो सकती हैं। सत्यापन की शर्तें सत्यापन प्रक्रिया में निर्दिष्ट हैं। वे उपकरण जिनकी माप त्रुटि सत्यापन विधि द्वारा स्थापित सीमाओं के भीतर नहीं आती है, उन्हें या तो फिर से समायोजित और समायोजित किया जाता है, जिसके बाद उन्हें फिर से सत्यापित किया जाता है, या, यदि समायोजन परिणाम नहीं लाता है, उदाहरण के लिए, उम्र बढ़ने या अत्यधिक विरूपण के कारण सेंसर की, उनकी मरम्मत की जाती है। यदि मरम्मत असंभव है, तो उपकरणों को अस्वीकार कर दिया जाता है और सेवा से बाहर कर दिया जाता है।

यदि, फिर भी, उपकरणों की मरम्मत की जा सकती है, तो वे अब आवधिक नहीं, बल्कि इस प्रकार के सत्यापन के लिए सत्यापन प्रक्रिया में निर्धारित सभी बिंदुओं के कार्यान्वयन के साथ प्राथमिक सत्यापन के अधीन हैं। कुछ मामलों में, डिवाइस को विशेष रूप से मामूली मरम्मत के अधीन किया जाता है () क्योंकि सत्यापन पद्धति के अनुसार, प्राथमिक सत्यापन करना आवधिक सत्यापन की तुलना में बहुत आसान और सस्ता हो जाता है, क्योंकि मानक माप उपकरणों के सेट में अंतर होता है जिनका उपयोग किया जाता है आवधिक और प्राथमिक सत्यापन.

प्राप्त ज्ञान को समेकित करने और परीक्षण करने के लिए, मैं ऐसा करने की सलाह देता हूं।