Basınç sensörlerini seçerken, herhangi bir tüketici, teknik belgelerde belirtilen doğrulukla basıncı ölçme hedefini belirler. Bu aşağıdakilerden biri sensör seçim kriterleri. Sensörün pasaportunda GOST standartları kabul edilebilir değerlerin belirtilmesini gerektirir temel hataölçümler (+ - gerçek basınçtan). GOST 22520'ye göre bu değerler 0,075 aralığından seçilir; 0,1; 0,15; 0,2; 0,25; 0,4; %0,5; vesaire. bağlı olarak Tekniksel kabiliyetlerürünler. Ana hata göstergesi normalleştirildi normal (yani ideal) koşullar içinölçümler. Normal koşullar GOST 12997'ye göre belirlenir. Bu koşullar aynı zamanda ölçüm cihazı doğrulama prosedüründe de belirtilir. Örneğin MI1997'ye göre ana hatayı belirlemek için ayarlamanız gerekir. aşağıdaki koşullarçevre Çarşamba:
- sıcaklık 23+-2оС,
-% 30 ila 80 arasında nem,
- ATM. basınç 84-106,7 kPa,
- güç kaynağı 36+-0,72V,
- harici manyetik alanların olmaması vb.
Gördüğünüz gibi ana hatayı belirlerken sensörün çalışma koşulları neredeyse ideal. Bu nedenle her kalibrasyon laboratuvarının bunları düzenleme becerisine sahip olması gerekir. Örneğin bir odadaki sıcaklığı düzenlemek için mikro iklimlendirme cihazları (ısıtıcı, klima vb.) kullanılır. Ancak tesisteki gerçek çalışma koşullarında, örneğin +80°C veya -30°C'de sensörden hangi değerleri alacağımız bir sorudur. Bu sorunun cevabını gösterge veriyor ek hata TU ve GOST'ta da standartlaştırılmıştır.
Ek hata- Etkileyen bir büyüklük (sıcaklık, basınç, titreşim, radyo paraziti, besleme voltajı vb.) nedeniyle dönüşüm fonksiyonunda sapma. Şu şekilde hesaplanır: fark(işareti göz ardı ederek) hata değeri arasında işçilerde(gerçek) ölçüm koşulları ve hata değeri V normal koşullar.
Elbette tüm çalışma koşulları faktörleri çıkış sinyalini etkiler. Ancak basınç sensörleri (vericiler) için en önemli etki ortam hava sıcaklığındaki sapmadır. GOST 22520'de ek hata, normal koşullardan (yani 23°C'den) her 10°C sapma için normalleştirilir. GOST'a göre toleranslar şöyle görünür:

Sıcaklık testi sırasında sensör bu toleransları karşılıyorsa, çoğu durumda sensörün belgelerinde yazılan "GOST 22520 ile uyumludur".
GOST 22520'ye uygun sensörün sıcaklığa maruz kaldığında doğruluğunu analiz edelim. Örneğin, temel hatası %0,5 olan ve 30°C'de -30..+80°C çalışma sıcaklığı aralığına sahip bir sensör, 40°C'de %0,5+0,45=%0,95 hata verebilir (2 desi. °C) buna göre %1,4 ve son olarak 80°C'de %3,2'lik bir doğruluk elde ederiz - bu, ana ve ek hataların toplamıdır. %0,5'lik bir sensörle uğraştığımızı ve 80°C'de çalışırken %3,2'lik (yaklaşık 6 kat daha kötü) bir doğruluk elde ettiğimizi ve böyle bir sensörün GOST 22520 gereksinimlerini karşıladığını hatırlatmama izin verin.
Sonuçlar pek hoş görünmüyor ve doğruluğu %0,5 olarak belirtilen bir sensörün alıcısını kesinlikle memnun etmeyecek. Bu nedenle çoğu üretici çıkış sinyalinin termal telafisi ve ek sensörlere yönelik gereksinimler, belirli bir sensörün spesifikasyonlarında sıkılaştırılmıştır. Sıcaklık nedeniyle hatalar. Örneğin, SENSOR-M sensörleri için teknik özelliklerde 10°C başına %0,1'den daha az bir gereklilik belirledik.
Sıcaklık telafisinin amacı– ek azaltın sıcaklıktan sıfıra hata. Doğa ek Bir sonraki makalede sıcaklık hatalarını ve sensörlerin sıcaklık telafisi yöntemlerini ayrıntılı olarak ele alacağız. Bu yazımda özetlemek istiyorum.
Dikkate almak gerekiyor ana hata ve ek gerekli ölçüm doğruluğuna bağlı olarak çalışma sıcaklıkları sensör Her sensörün ek hatası pasaportta, kullanım kılavuzunda veya ürünün teknik özelliklerinde bulunabilir. Gösterge ek ise hatalar bunlarda belirtilmemiştir. Sensörün dokümantasyonu, yukarıda analiz ettiğimiz GOST gereksinimlerini karşılıyor demektir.
Şunu da ayırt etmek lazım sıcaklık telafisi aralığı Ve Çalışma sıcaklığı aralığı. Sıcaklık telafisi aralığında ek hata minimum düzeydedir; sıcaklık telafisi aralığının dışına çıktığınızda gereksinimler tekrar geçerli olur

Sıcaklık sensörü hatası

Bu hata, sensörün kendisinde bulunmadığından sensör veri sayfasında gösterilmemiştir. Sensör anahtarlama devresini değiştirerek (sensörü bir akım dengeleyiciyle besleyen voltaj dengeleyiciyi değiştirerek ve üç telli hattan dört telli hatta geçerek) ortadan kaldırılabilir. Ancak bu yapılmazsa, ortaya çıkan kanal hatası hesaplanırken ortaya çıkan hata en azından yaklaşık olarak dikkate alınmalıdır.

Çalışma koşullarının normalden sapması nedeniyle okumalarda değişiklikler; ek hatalar, bireysel etkileyen miktarlardaki değişikliklerin formdaki okumalardaki değişiklikler üzerindeki etki katsayıları belirtilerek normalleştirilir. Aslında etkileyen faktörlerin etkisinin bu fonksiyonları kural olarak doğrusal olmamasına rağmen, hesaplama kolaylığı açısından yaklaşık olarak doğrusal kabul edilir ve sonuçta ortaya çıkan ek hatalar şu şekilde belirlenir:

normal koşullardan sapma nerede.

= 3K'da maksimum sıcaklık hatası değeri:

Oluşan bu hatanın hesaplanan maksimum değerinden hareket etmek için maksimum sapmalar 5 veya 35 °C'ye kadar olan sıcaklıklarda, standart sapmaya kadar atölyede sıcaklık dağılımı yasasını bilmek gerekir. Bu konuda elimizde herhangi bir veri bulunmamaktadır. Sıcaklığın normal dağıldığını ve yılın 8 gününün kritik değerlere ulaştığını ve geri kalan 365 - 8 = 357 günün yani 357/365 = 0,98 vaka, sınırların dışında değil. Normal dağılım tablosuna göre P = 0,98 olasılığının ± 2,3y sınırına karşılık geldiğini görüyoruz. Buradan:

Normal dağılım parametreleri k = 2,066, h = 0,577, e = 3

Sıcaklık hatası çarpımsaldır, yani. çarpma yoluyla elde edilir (duyarlılık hatası). Hata bandının genişliği x giriş değerindeki artışla orantılı olarak artar ve x=0'da da 0'a eşit olur.

Besleme voltajındaki dalgalanmalar nedeniyle sensör hatası

Bu hata tamamen çarpımsaldır ve ağ voltajının 220V nominal değerinden sapması ile aynı yasaya göre dağıtılır. Şebeke gerilim dağılımı üçgene yakındır ve kabul edilen sınırlar ±%15'in üzerindedir. Stabilizatör, voltaj dalgalanmalarının salınımını K=25 kat ortadan kaldırır, yani. dengeleyicinin çıkışında dağılım da üçgen şeklindedir ancak salınım %15/25=%0,6'dır. Bu hatanın maksimum değeri: gUD = %15. Üçgen dağılım için standart sapma.

4 yıl sonra sorunun artık geçerli olmadığı açıktır, ancak anladığım kadarıyla +23C'de bir hata elde edildi (25.04/25-1)*100%= +%0.16 (URL'nin %'si olarak, yani 25MPa) ), +55C'de şuydu: Ortaya çıkan hata (24,97/25-1)*100% = -0,12%.

Ve +23C'deki sensör hatası URL'nin %0,2'si olarak normalleştirilir ve +55C'de %0,2+%0,08*(55C-23C)/10C = URL'nin %0,456'sı olmalıdır.

yani doğrulamayla ilgili herhangi bir sorun olamaz (+23C'de +/-%0,2 toleransla +%0,16'ya sahibiz, +55C'de +/-%0,456 toleransla -%0,12'ye sahibiz). +55C'de cihazın normal (+23C) sıcaklığa göre daha doğru olduğu ortaya çıktı.

Yani doğrulamayla ilgili herhangi bir sorun olamaz (+23C'de +/-%0,2 toleransla +%0,16'ya sahibiz...

Her şey öyle görünüyor alınan okumalar temel hataya uygun , bu durumda 0,05MPa'ya eşittir....

Şu soru ortaya çıktı: Bir ölçüm cihazının tip testine hazırlanan basınç sensörü...

Bu testler sırasında, bu sensörün geliştiricisi tarafından önerilen MX...'in doğruluğu ve geçerliliği kanıtlanmalıdır, bu durumda Sıcaklık değişikliklerinden dolayı ek sensör hatası çevre...

Ölçülen değerler, test edilen sensörün ana hatasının, geliştirici tarafından bunun için önerilen izin verilen hata sınırlarının değerini aşmadığını gösterdi - ±%0,2 veya mutlak değerlerde ±0,05 MPa, ancak

bu sensör için sıcaklık değişiminden elde edilen ek hatanın değeri aşıldı Geliştiricinin izin verilen ek hata sınırları için önerdiği değer:

Ek sıcaklık hatasını hesaplama yöntemine göre şunu elde ederiz:

(24,97-25,04)/(25*0,1*(55-23)) * 100 = %-0,0875, yani. Sensör ek sıcaklık hatasına uymuyor!!!

Onlar. geliştirici bu tür bir sensörün bulunduğunu varsaydı ek hata Her 10°C için URL'nin ±%0,08'lik sıcaklık değişiminden ve bu değerin karşılaştığı ilk sensörde kontrol edildiğinde -%0,0875 olduğu ortaya çıktı....

Burada geliştiricinin değeri doğru ayarlayıp ayarlamadığı sorusu hemen ortaya çıkıyor ek hata her 10°C için URL'nin ±%0,08'ine eşit bir sıcaklık değişiminden..., çünkü sizin yaptığınız gibi +55°C sıcaklıkta sensörün toplam hatasını kontrol etmek gerekli değildir (ana hatanın elde edilen değerinin bu sensör için izin verilen sınırda olması durumunda ne olacağını hayal edin...), yani normalleştirilmiş parametre..., yani. boyut değişiklikler ilgili hatalardan değişiklikler sıcaklıklar....

Ayrıca ölçülen değerler yalnızca sıcaklık değişikliklerinden kaynaklanan ek hatanın tahmin edilmesini mümkün kılar yukarı+23°C normal olarak alınan sıcaklıktan.

Sıcaklık değişikliklerinden kaynaklanan ek hatayı tahmin etmek de gereklidir. aşağı normal olarak +23°C olarak alınan sıcaklıktan, yani. -40°C'de ve bu değişiklik +55°C'ye kadar 32°C değil, 63°C'dir..., yani büyük ihtimalle sıcaklık değişiminden kaynaklanan ek hatanın değeri aşağı sonuç bu sensör için elde edilen değerden bile daha büyük olacaktır yukarı (-0.0875%)....

Kural olarak, SI için sıcaklık değişikliklerinden kaynaklanan ek hata, ek hataların maksimumuna ayarlanır. yukarı Ve aşağı.... veya nadir durumlarda iki - farklı...

Bu nedenle, bu durumda, sıcaklık değişikliklerinden onlar için (bu tip sensörler için) yeterli bir ek hata oluşturmak amacıyla, söz konusu sensörlerin temsili bir numunesi üzerinde bir dizi ek test yapılması gerekir...

Temel niteliksel özellikler Herhangi bir enstrümantasyon sensörünün değeri, kontrol edilen parametrenin ölçüm hatasıdır. Bir cihazın ölçüm hatası, enstrümantasyon sensörünün gösterdiği (ölçüldüğü) ile gerçekte var olan arasındaki tutarsızlık miktarıdır. Her bir sensör tipine ilişkin ölçüm hatası, bu sensörle birlikte verilen ekteki belgelerde (pasaport, çalıştırma talimatları, doğrulama prosedürü) belirtilmiştir.

Sunum şekline göre hatalar ikiye ayrılır: mutlak, akraba Ve verildi hatalar.

Mutlak hata sensör tarafından ölçülen Xiz değeri ile bu değerin gerçek Xd değeri arasındaki farktır.

Ölçülen büyüklüğün gerçek değeri Xd, ölçülen büyüklüğün deneysel olarak bulunan ve mümkün olduğu kadar yakın değeridir. gerçek anlam. Konuşuyorum basit bir dille Xd'nin gerçek değeri, bir referans cihazı tarafından ölçülen veya yüksek doğruluk sınıfına sahip bir kalibratör veya ayarlayıcı tarafından oluşturulan değerdir. Mutlak hata, ölçülen değerle aynı birimlerle ifade edilir (örneğin m3/h, mA, MPa, vb.). Ölçülen değer gerçek değerinden büyük veya küçük olabileceğinden, ölçüm hatası artı işaretli (cihaz okumaları fazla tahmin ediliyor) veya eksi işaretli (cihaz eksik tahmin ediyor) olabilir.

Göreceli hata mutlak ölçüm hatası Δ'nın ölçülen büyüklüğün gerçek değeri Xd'ye oranıdır.

Göreceli hata yüzde olarak ifade edilir veya boyutsuz bir miktardır ve hem pozitif hem de negatif değerler alabilir.

Azaltılmış hata mutlak ölçüm hatası Δ'nın, tüm ölçüm aralığı veya bunun bir kısmı boyunca sabit olan normalizasyon değeri Xn'ye oranıdır.

Normalleştirme değeri Xn, enstrümantasyon sensörü ölçeğinin tipine bağlıdır:

1. Sensör ölçeği tek taraflı ise ve alt ölçüm sınırı sıfır ise (örneğin sensör ölçeği 0 ila 150 m3/saat arasında ise), bu durumda Xn üst ölçüm sınırına eşit olarak alınır (bizim durumumuzda Xn = 150) m3/saat).
2. Sensör ölçeği tek taraflıysa ancak alt ölçüm sınırı sıfır değilse (örneğin, sensör ölçeği 30 ila 150 m3/saat arasındaysa), o zaman Xn, üst ve alt ölçüm sınırları arasındaki farka eşit olarak alınır ( bizim durumumuzda Xn = 150-30 = 120 m3/h ).
3. Sensör ölçeği iki taraflıysa (örneğin, -50 ila +150 ˚С arası), o zaman Xn, sensör ölçüm aralığının genişliğine eşittir (bizim durumumuzda, Xn = 50+150 = 200 ˚С).

Verilen hata yüzde olarak ifade edilir veya boyutsuz bir miktardır ve hem pozitif hem de negatif değerler alabilir.

Çoğu zaman, belirli bir sensörün açıklaması yalnızca ölçüm aralığını (örneğin 0 ila 50 mg/m3) değil aynı zamanda örneğin 0 ila 100 mg/m3 arasındaki okuma aralığını da gösterir. Bu durumda verilen hata, ölçüm aralığının sonuna, yani 50 mg/m3'e normalleştirilir ve 50 ila 100 mg/m3 okuma aralığında sensörün ölçüm hatası hiç belirlenmez - Aslında sensör her şeyi gösterebilir ve herhangi bir ölçüm hatasına sahip olabilir. Sensörün ölçüm aralığı, her biri için hem büyüklük hem de sunum biçiminde kendi hatası belirlenebilen birkaç ölçüm alt aralığına bölünebilir. Bu durumda, bu tür sensörleri kontrol ederken, her bir alt aralık, listesi bu cihazın doğrulama prosedüründe belirtilen kendi standart ölçüm cihazlarını kullanabilir.

Bazı cihazlar için pasaportlarda ölçüm hatası yerine doğruluk sınıfı belirtilmektedir. Bu tür aletler arasında bimetalik termometreleri gösteren mekanik basınç göstergeleri, termostatlar, akış göstergeleri, işaretçi ampermetreler ve panel montajı için voltmetreler vb. yer alır. Doğruluk sınıfı, izin verilen temel ve ek hataların sınırlarının yanı sıra, bunların yardımıyla yapılan ölçümlerin doğruluğunu etkileyen bir dizi diğer özellik tarafından belirlenen, ölçüm cihazlarının genelleştirilmiş bir özelliğidir. Ayrıca doğruluk sınıfı, bu cihaz tarafından gerçekleştirilen ölçümlerin doğruluğunun doğrudan bir özelliği değildir; yalnızca ölçüm hatasının olası araçsal bileşenini gösterir. Cihazın doğruluk sınıfı, GOST 8.401-80'e uygun olarak ölçeğine veya gövdesine uygulanır.

Bir cihaza doğruluk sınıfı atanırken 1·10 n serisinden seçilir; 1,510n; (1,6·10 n); 2·10n; 2,5 10n; (3.10 n); 4·10n; 5·10n; 6·10n; (burada n =1, 0, -1, -2 vb.). Parantez içinde belirtilen doğruluk sınıflarının değerleri, yeni geliştirilen ölçüm cihazları için oluşturulmamıştır.

Sensörlerin ölçüm hatası örneğin aşağıdaki durumlarda belirlenir: periyodik doğrulama ve kalibrasyon. Çeşitli ayarlayıcılar ve kalibratörler yardımıyla, bir veya başka bir fiziksel miktarın belirli değerleri yüksek doğrulukla üretilir ve doğrulanan sensörün okumaları, aynı fiziksel değere sahip olan standart bir ölçüm cihazının okumalarıyla karşılaştırılır. miktarda verilmektedir. Ayrıca, sensörün ölçüm hatası hem ileri vuruş sırasında (ölçülen fiziksel miktarın ölçeğin minimumundan maksimumuna doğru artması) hem de kontrol edildiğinde kontrol edilir. ters vuruş(ölçülen değerin ölçeğin maksimumundan minimumuna doğru azalması). Bunun nedeni, sensörün hassas elemanının (basınç sensörü membranı) elastik özelliklerinden dolayı farklı akış hızlarının olmasıdır. kimyasal reaksiyonlar(elektrokimyasal sensör), termal atalet vb. sensör okumaları, sensöre etki eden kuvvetin nasıl değiştiğine bağlı olarak değişecektir. fiziksel miktar: azalır veya artar.

Çoğu zaman, doğrulama prosedürüne uygun olarak, doğrulama sırasında sensörün okumaları, ekranına veya ölçeğine göre değil, çıkış sinyalinin değerine göre, örneğin çıkış akımının değerine göre yapılmalıdır. akım çıkışı 4...20 mA.

0'dan 250 mbar'a kadar bir ölçüm ölçeğiyle doğrulanan basınç sensörü için, tüm ölçüm aralığı boyunca ana bağıl ölçüm hatası %5'tir. Sensörün 4…20 mA akım çıkışı vardır. Kalibratör sensöre 125 mbar basınç uygularken çıkış sinyali 12,62 mA'dır. Sensör okumalarının kabul edilebilir sınırlar içinde olup olmadığını belirlemek gerekir.

Öncelikle Iout.t sensörünün çıkış akımının Рт = 125 mbar basınçta ne olması gerektiğini hesaplamak gerekir.

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

burada Iout.t, 125 mbar, mA'lık belirli bir basınçta sensörün çıkış akımıdır.

Ish.out.min – sensörün minimum çıkış akımı, mA. 4…20 mA çıkışı olan bir sensör için Ish.out.min = 4 mA, 0…5 veya 0…20 mA çıkışı olan bir sensör için Ish.out.min = 0.

Ish.out.max - sensörün maksimum çıkış akımı, mA. 0...20 veya 4...20 mA çıkışı olan bir sensör için, Ish.out.max = 20 mA, 0...5 mA çıkışı olan bir sensör için, Ish.out.max = 5 mA.

Рш.max – basınç sensörü ölçeğinin maksimumu, mbar. Psh.max = 250 mbar.

Rsh.min – basınç sensörünün minimum ölçeği, mbar. Rsh.min = 0 mbar.

Рт – kalibratörden sensöre sağlanan basınç, mbar. RT = 125 mbar.

Değiştirme bilinen değerlerşunu elde ederiz:

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

Yani sensöre 125 mbar basınç uygulandığında akım çıkışı 12 mA olmalıdır. Ana bağıl ölçüm hatasının ± %5 olduğunu dikkate alarak, çıkış akımının hesaplanan değerinin değişebileceği sınırları dikkate alıyoruz.

ΔIout.t =12 ± (%12*5)/%100 = (12 ± 0,6) mA

Yani, sensöre akım çıkışında 125 mbar basınç uygulandığında çıkış sinyali 11,40 ila 12,60 mA aralığında olmalıdır. Sorunun durumuna göre 12,62 mA çıkış sinyali alıyoruz, bu da sensörümüzün üreticinin belirttiği ölçüm hatasını karşılamadığı ve ayar gerektirdiği anlamına geliyor.

Sensörümüzün ana göreceli ölçüm hatası:

δ = ((12,62 – 12,00)/12,00)*%100 = %5,17

Enstrümantasyon cihazlarının doğrulanması ve kalibrasyonu, normal çevre koşulları altında aşağıdakilere göre yapılmalıdır: atmosferik basınç Daha yüksek veya daha düşük sıcaklıklar ve besleme voltajı ek ölçüm hatalarına yol açabileceğinden, nem ve sıcaklık ve sensörün nominal besleme voltajında. Doğrulama koşulları doğrulama prosedüründe belirtilmiştir. Ölçüm hatası, doğrulama yöntemiyle belirlenen sınırlara girmeyen cihazlar ya yeniden ayarlanır ve ayarlanır, ardından yeniden doğrulanır veya ayarlama örneğin eskime veya aşırı deformasyon nedeniyle sonuç getirmezse Sensörün onarımı yapılır. Onarımın mümkün olmadığı durumlarda cihazlar reddedilir ve hizmet dışı bırakılır.

Bununla birlikte, cihazlar tamir edilebilmişse, artık periyodik olarak değil, bu tür doğrulama için doğrulama prosedüründe belirtilen tüm noktaların uygulanmasıyla birincil doğrulamaya tabidirler. Bazı durumlarda, cihaz özel olarak küçük onarımlara () tabi tutulur, çünkü doğrulama yöntemine göre, birincil doğrulamanın yapılması, kullanılan standart ölçüm cihazları setindeki farklılıklar nedeniyle periyodik doğrulamadan çok daha kolay ve daha ucuzdur. periyodik ve birincil doğrulama.

Kazanılan bilgiyi pekiştirmek ve test etmek için bunu yapmanızı öneririm.