Sensor Calibration คืออะไร - นิยามและแอปพลิเคชัน

เราใช้ระบบและประเภทของอุปกรณ์ที่แตกต่างกันสำหรับการวัดปริมาณทางกายภาพต่างๆ ความแม่นยำของการวัดขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ อุปกรณ์ที่ใช้ในการวัดอาจสูญเสียความแม่นยำเมื่อใช้งานในอุณหภูมิที่สูงขึ้นความชื้นหรือความชื้นสูงอาจมีการย่อยสลายได้รับแรงกระแทกจากภายนอก ฯลฯ ... ซึ่งสามารถสังเกตได้ว่าเป็นข้อผิดพลาดในการวัด เพื่อจัดการกับข้อผิดพลาดนี้และทำการเปลี่ยนแปลงที่จำเป็นกับวิธีการสอบเทียบอุปกรณ์จะถูกใช้ ปัจจุบันมีการใช้เซ็นเซอร์เพื่อทำการวัดต่างๆ มีเซ็นเซอร์สำหรับวัดอุณหภูมิสีความชื้นและอื่น ๆ ... การปรับเทียบเซ็นเซอร์มีบทบาทสำคัญในการลบข้อผิดพลาดในการวัดเซ็นเซอร์

Sensor Calibration คืออะไร?

เซนเซอร์เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ พวกเขามีความอ่อนไหวต่อการเปลี่ยนแปลงในสภาพแวดล้อมการทำงาน การเปลี่ยนแปลงที่ไม่พึงปรารถนาและอย่างกะทันหันในสภาพแวดล้อมการทำงานของเซ็นเซอร์จะให้ค่าเอาต์พุตที่ไม่ต้องการ ดังนั้นผลลัพธ์ที่คาดหวังจึงแตกต่างจากผลลัพธ์ที่วัดได้ การเปรียบเทียบระหว่างเอาต์พุตที่คาดหวังและเอาต์พุตที่วัดได้นี้เรียกว่า Sensor Calibration

การปรับเทียบเซนเซอร์มีบทบาทสำคัญในการเพิ่มประสิทธิภาพของเซ็นเซอร์ ใช้เพื่อวัดข้อผิดพลาดทางโครงสร้างที่เกิดจากเซ็นเซอร์ ความแตกต่างระหว่างค่าที่คาดหวังและค่าที่วัดได้ของเซ็นเซอร์เรียกว่าข้อผิดพลาดทางโครงสร้าง

หลักการทำงาน

การปรับเทียบเซนเซอร์ช่วยในการปรับปรุงประสิทธิภาพและความแม่นยำของเซ็นเซอร์ มีสองกระบวนการที่รู้จักกันดีซึ่งการสอบเทียบเซ็นเซอร์จะทำโดยอุตสาหกรรม ในวิธีการแรก บริษัท ต่างๆจะเพิ่มกระบวนการสอบเทียบภายในให้กับหน่วยการผลิตของตนเพื่อทำการสอบเทียบเซ็นเซอร์แต่ละตัว นอกจากนี้ บริษัท ยังเพิ่มฮาร์ดแวร์ที่จำเป็นในการออกแบบสำหรับการแก้ไขเอาต์พุตเซ็นเซอร์ โดยกระบวนการนี้การปรับเทียบเซ็นเซอร์สามารถเปลี่ยนแปลงให้ตรงกับข้อกำหนดเฉพาะแอปพลิเคชันได้ แต่กระบวนการนี้จะเพิ่มเวลาในการทำตลาด

อีกทางเลือกหนึ่งของกระบวนการสอบเทียบภายใน บริษัท ผู้ผลิตหลายแห่งจัดเตรียมแพ็คเกจเซ็นเซอร์ที่มีเกรดยานยนต์คุณภาพสูง เซ็นเซอร์ MEMS พร้อมกับการสอบเทียบระดับระบบที่สมบูรณ์ ในกระบวนการนี้ บริษัท ต่างๆจะรวมวงจรดิจิทัลและซอฟต์แวร์ไว้ในตัวเพื่อช่วยนักออกแบบในการปรับปรุงการทำงานและประสิทธิภาพของเซ็นเซอร์ เพื่อลดเวลาในการออกแบบผลิตภัณฑ์และจำนวนส่วนประกอบจึงรวมวงจรดิจิตอลเช่นการควบคุมแรงดันไฟฟ้าและเทคนิคการกรองสัญญาณอนาล็อก เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพและการทำงานโดยรวมโปรเซสเซอร์ออนบอร์ดมาพร้อมกับอัลกอริธึมฟิวชั่นเซ็นเซอร์ที่ซับซ้อน อัลกอริธึมการประมวลผลสัญญาณออนบอร์ดที่ซับซ้อนบางส่วนยังช่วยในการลดเวลาในการผลิตทำให้เวลาออกสู่ตลาดเร็วขึ้น

วิธีการอ้างอิงมาตรฐาน

ที่นี่เอาต์พุตเซ็นเซอร์จะถูกเปรียบเทียบกับการอ้างอิงทางกายภาพมาตรฐานเพื่อให้ทราบข้อผิดพลาดในเซ็นเซอร์บางตัว ตัวอย่างการปรับเทียบเซ็นเซอร์ คือไม้บรรทัดและแท่งเมตรสำหรับเซ็นเซอร์อุณหภูมิ - น้ำเดือดที่ 100C, จุดสามจุดของน้ำ, สำหรับเครื่องเร่งความเร็ว - 'แรงโน้มถ่วงคงที่ 1G บนพื้นผิวโลก'

วิธีการสอบเทียบ

วิธีการสอบเทียบมาตรฐานที่ใช้สำหรับเซ็นเซอร์มีสามวิธี พวกเขาคือ-

• การสอบเทียบจุดเดียว
• การสอบเทียบสองจุด
• Multi-Point Curve Fitting

ก่อนที่จะรู้วิธีการเหล่านี้เราต้องรู้แนวคิดของเส้นโค้งลักษณะ เซ็นเซอร์ทุกตัวมีเส้นโค้งลักษณะเฉพาะที่แสดงการตอบสนองของ Senor ต่อค่าอินพุตที่กำหนด ในกระบวนการสอบเทียบเส้นโค้งลักษณะเฉพาะของเซ็นเซอร์นี้จะถูกเปรียบเทียบกับการตอบสนองเชิงเส้นในอุดมคติ

คำศัพท์บางคำที่ใช้กับเส้นโค้งลักษณะคือ -

• ออฟเซ็ต - ค่านี้บอกเราว่าเอาต์พุตของเซ็นเซอร์สูงหรือต่ำกว่าการตอบสนองเชิงเส้นในอุดมคติ
• ความไวหรือความลาดชัน - ให้อัตราการเปลี่ยนแปลงของเอาต์พุตเซ็นเซอร์ ความลาดชันที่แตกต่างกันแสดงให้เห็นว่าเอาต์พุตของเซ็นเซอร์เปลี่ยนแปลงในอัตราที่แตกต่างจากการตอบสนองในอุดมคติ
• ความเป็นเส้นตรง - เซ็นเซอร์บางตัวไม่ได้มีเส้นโค้งลักษณะเชิงเส้นในช่วงการวัดที่กำหนด

การสอบเทียบแบบจุดเดียวใช้เพื่อแก้ไขข้อผิดพลาดออฟเซ็ตเซ็นเซอร์เมื่อต้องการการวัดที่แม่นยำเพียงระดับเดียวและเซ็นเซอร์เป็นแบบเส้นตรง โดยทั่วไปเซ็นเซอร์อุณหภูมิจะได้รับการปรับเทียบเพียงจุดเดียว

One-Point-Calibration

การสอบเทียบแบบสองจุดใช้เพื่อแก้ไขข้อผิดพลาดทั้งความลาดชันและนอกชุด การสอบเทียบนี้ใช้ในกรณีที่เซ็นเซอร์เราทราบว่าเอาต์พุตของเซ็นเซอร์เป็นเส้นตรงอย่างสมเหตุสมผลในช่วงการวัด ที่นี่จำเป็นต้องมีค่าอ้างอิงสองค่า - อ้างอิงสูงอ้างอิงต่ำ

การสอบเทียบสองจุด

Multi-point Curve fitting ใช้สำหรับเซ็นเซอร์ที่ไม่เป็นเชิงเส้นในช่วงการวัดและต้องมีการปรับเส้นโค้งเพื่อให้ได้การวัดที่แม่นยำ โดยปกติแล้วการติดตั้งเส้นโค้งหลายจุดจะทำกับเทอร์โมคัปเปิลเมื่อใช้งานในสภาวะที่ร้อนจัดหรือเย็นจัด

สำหรับกระบวนการสอบเทียบทั้งหมดข้างต้นเส้นโค้งลักษณะเฉพาะของเซ็นเซอร์จะถูกวาดและเปรียบเทียบกับการตอบสนองเชิงเส้นและข้อผิดพลาด

การประยุกต์ใช้การปรับเทียบเซนเซอร์

การปรับเทียบเซนเซอร์ในแง่ง่ายๆสามารถกำหนดเป็นการเปรียบเทียบระหว่างเอาต์พุตที่ต้องการและเอาต์พุตที่วัดได้ ข้อผิดพลาดเหล่านี้อาจเกิดจากหลายสาเหตุ ข้อผิดพลาดบางอย่างที่พบในเซ็นเซอร์เป็นข้อผิดพลาดเนื่องจากการอ้างอิงศูนย์ที่ไม่เหมาะสมข้อผิดพลาดเนื่องจากการกะระยะของเซ็นเซอร์ข้อผิดพลาดเนื่องจากความเสียหายทางกล ฯลฯ ... การสอบเทียบไม่เหมือนกับการปรับ

กระบวนการสอบเทียบรวมถึงการวาง DUT-‘Device ภายใต้การทดสอบ ’ลงในการกำหนดค่าซึ่งทราบสิ่งกระตุ้นการป้อนข้อมูลเฉื่อยสำหรับเซ็นเซอร์ซึ่งช่วยให้เราระบุข้อผิดพลาดที่แท้จริงในการวัดได้

กระบวนการสอบเทียบช่วยให้เราตรวจสอบผลลัพธ์ต่อไปนี้ -

• ไม่พบข้อผิดพลาดใน DUT
• เกิดข้อผิดพลาดและไม่มีการปรับเปลี่ยนใด ๆ
• มีการปรับแต่งเพื่อลบข้อผิดพลาดและแก้ไขข้อผิดพลาดในระดับที่ต้องการ

สำหรับรุ่นเซนเซอร์สอบเทียบเซนเซอร์จะใช้ การปรับเทียบเซนเซอร์ถูกนำไปใช้ในระบบควบคุมเพื่อตรวจสอบและปรับกระบวนการควบคุม ระบบอัตโนมัติยังใช้การปรับเทียบเซ็นเซอร์เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ปราศจากข้อผิดพลาด

การใช้การปรับเทียบเซนเซอร์

กระบวนการสอบเทียบใช้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและการทำงานของระบบ ช่วยในการลดข้อผิดพลาดในระบบ เซ็นเซอร์ที่ปรับเทียบแล้วให้ผลลัพธ์ที่แม่นยำและสามารถใช้เป็นการอ่านอ้างอิงเพื่อเปรียบเทียบได้

ด้วยการเพิ่มขึ้นของเทคโนโลยีฝังตัวและเซ็นเซอร์ขนาดต่ำเซ็นเซอร์จำนวนมากจะรวมอยู่ในชิปตัวเดียว ข้อผิดพลาดที่ตรวจไม่พบในเซ็นเซอร์หนึ่งตัวอาจทำให้ทั้งระบบเสื่อมสภาพ สิ่งสำคัญคือต้องปรับเทียบไฟล์ เซ็นเซอร์ เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่แม่นยำของระบบอัตโนมัติ การอ้างอิงมาตรฐานที่ใช้สำหรับการสอบเทียบของ เซ็นเซอร์อุณหภูมิ เหรอ?