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        壓力傳感器技術(shù)規(guī)格的準(zhǔn)確解釋
        堡盟電子(上海)有限公司
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            技術(shù)規(guī)格主要為用戶提供產(chǎn)品技術(shù)和產(chǎn)品功能方面的信息。由于沒有法律要求或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來強(qiáng)制規(guī)定技術(shù)規(guī)格的內(nèi)容和形式,因此每家制造商的技術(shù)規(guī)格都不盡相同。在分析技術(shù)規(guī)格的數(shù)據(jù)時(shí),了解重要的細(xì)節(jié)、差異以及需要注意的問題至關(guān)重要。

           “精確度”和“精度”兩個(gè)術(shù)語的含義是不同的,對(duì)測(cè)量型傳感器來說,必須對(duì)二者進(jìn)行正確區(qū)分。精確度包括測(cè)量范圍內(nèi)的線性誤差、遲滯誤差和重復(fù)性誤差(或重復(fù)精度)。測(cè)量值或多或少總是接近于最終的平均值,可用“散布圓”來表示。不過,精確度并不能用于描述多次測(cè)量平均值與真實(shí)值之間的誤差,此類誤差用“精度”來表示。

            

            Fig 1精確度和精度

            精確度 → 散布圓;精度 → 固定誤差

            精確度用以平均值為圓心的散布圓來表示。“精度”指多次測(cè)量平均值與真實(shí)值之間的誤差。

            最大測(cè)量誤差 vs 單獨(dú)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量誤差

            不同供應(yīng)商對(duì)傳感器規(guī)格的定義也不同。有的供應(yīng)商提供最大測(cè)量誤差,而有的則提供單獨(dú)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量誤差。不過,這兩種變量是截然不同的。

            

            Fig 2最大測(cè)量誤差

            最大測(cè)量誤差 = 固定誤差 + 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量誤差(散布圓)

            標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量誤差用散布圓半徑(精確度)來表示,而最大測(cè)量誤差是固定誤差(精度)與標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量誤差(精確度)之和。

            由于所執(zhí)行的通用規(guī)格不同,參數(shù)值相同的兩種傳感器,其性能可能天壤之別。如果兩種傳感器均以0.1%全量程(FS)來標(biāo)示,其中一種未明確固定誤差。而且,測(cè)量值與真實(shí)值之間的關(guān)系也未標(biāo)明。因此,標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量誤差為0.1% FS的傳感器極有可能對(duì)應(yīng)的是最大測(cè)量誤差為0.5% FS的傳感器。為了使最大測(cè)量誤差達(dá)到0.1% FS,傳感器必須要精確得多,例如:0.05% FS的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量誤差(精確度,散布圓)加上0.05% FS的固定誤差。

            

            Fig 3測(cè)量誤差和最大測(cè)量誤差

            FS:全量程

            如果數(shù)據(jù)表沒有明確規(guī)定是最大測(cè)量誤差還是標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量誤差,則必須使用小字進(jìn)行說明,以便區(qū)別。問題的關(guān)鍵在于零點(diǎn)誤差和滿量程誤差是否包含在技術(shù)規(guī)范中。例如:

            根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量誤差規(guī)定的技術(shù)規(guī)格包括線性誤差(根據(jù)最小值設(shè)定,BFSL)以及遲滯誤差和重復(fù)性誤差;根據(jù)最大測(cè)量誤差規(guī)定的技術(shù)規(guī)格包括零點(diǎn)誤差、滿量程誤差、線性誤差(極限點(diǎn)設(shè)定之后)以及遲滯誤差和重復(fù)性誤差(EN 61298-2)。

            誤差定義

            無論是標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量誤差,還是最大測(cè)量誤差,都必須進(jìn)一步考慮誤差的定義。誤差也有兩種常見的定義方式。

            

            Fig 4誤差定義

            以上為正態(tài)分布誤差模型,顯示的是最大測(cè)量誤差

            測(cè)量過程中使用到大量傳感器,每個(gè)傳感器都進(jìn)行相應(yīng)的多次測(cè)量。如果以“典型”誤差來定義,只有68%(1s)的傳感器符合技術(shù)規(guī)格。這意味著有32%的傳感器都不符合制造商提供的技術(shù)規(guī)格。

            如果是以“最大”誤差來定義的,則為高質(zhì)量產(chǎn)品,因?yàn)閺慕y(tǒng)計(jì)角度看,有99.7%(3s)的測(cè)量型傳感器都符合這一技術(shù)規(guī)格。因此,在這種情況下,幾乎所有傳感器都符合制造商的技術(shù)規(guī)格。

            術(shù)語定義:溫度影響

            標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量誤差和/或最大測(cè)量誤差的規(guī)定與參考溫度有關(guān),通常是20°C。不過,在大多數(shù)情況下,傳感器的工作溫度都不穩(wěn)定,或者偏離了20°C,這會(huì)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量誤差造成相應(yīng)的影響,對(duì)最大測(cè)量誤差的影響更大。這是由于傳感器的性能只能針對(duì)一個(gè)溫度值進(jìn)行調(diào)節(jié)。因此,在變化的溫度下,零點(diǎn)誤差和滿量程誤差(極限點(diǎn)或最小值設(shè)定)都會(huì)發(fā)生變化。

           “零點(diǎn)溫度系數(shù)”用于描述溫度在壓力為零的情況下對(duì)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量誤差或最大測(cè)量誤差的影響。一般而言,零點(diǎn)溫度系數(shù)用%FS/10°C表示。如果一只傳感器的初始最大測(cè)量誤差為0.1%FS(20°C下),若傳感器的零點(diǎn)溫度系數(shù)為0.05%FS/10°C,那么傳感器在40°C的工作溫度下所對(duì)應(yīng)的最大測(cè)量誤差則是0.2%FS。

           “滿量程溫度系數(shù)”用于描述溫度在滿量程的情況下對(duì)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量誤差或最大測(cè)量誤差的影響。通常情況下,滿量程溫度系數(shù)用%FS/10°C表示。滿量程溫度系數(shù)與零點(diǎn)溫度系數(shù)合起來相當(dāng)于精確度的下降值。

            

            Fig 5溫度對(duì)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量誤差和最大測(cè)量誤差的影響

            滿量程溫度系數(shù) → 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量誤差;零點(diǎn)溫度系數(shù) → 對(duì)固定誤差的影響

            本圖示與圖1相似,即真實(shí)值(藍(lán)點(diǎn))與多次測(cè)量的平均值(紅點(diǎn))之間的距離對(duì)應(yīng)的便是固定誤差。散布圓(標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量誤差)反映的是精確度,是多次測(cè)量值(灰點(diǎn))構(gòu)成的點(diǎn)云。最后,最大測(cè)量誤差則用綠色虛線所構(gòu)成的圓弧來表示,具體取決于散布圓和固定誤差。零點(diǎn)溫度系數(shù)對(duì)固定誤差有影響,而滿量程溫度系數(shù)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量誤差有影響,二者合起來則表示溫度對(duì)最大測(cè)量誤差有影響。

            實(shí)際應(yīng)用中的溫度影響

            從圖6可以清楚地看到,在選擇壓力傳感器的過程中,需要考慮溫度對(duì)最大測(cè)量誤差的影響。在以下示例中,所有傳感器在20°C下的最大測(cè)量誤差均為0.3%FS,這說明參考溫度下的初始精度并不是影響最大測(cè)量誤差的重要因素。

            

            Fig 6溫度影響和變化的初始精度

            藍(lán)色實(shí)線:堡盟高穩(wěn)定性壓力傳感器;灰色實(shí)線:市面上其它同類產(chǎn)品;藍(lán)色虛線:初始精度略低的堡盟高穩(wěn)定性壓力傳感器

            如果實(shí)際應(yīng)用中的溫度范圍很寬,那么溫度穩(wěn)定性通常比初始精度更為重要,如上圖中虛線所示。即便工作溫度比參考溫度高10°C,初始精度較低的堡盟傳感器也比圖中所用的大多數(shù)傳感器更加精確。因此,產(chǎn)品應(yīng)用工況(工作溫度和溫度波動(dòng))必須經(jīng)過仔細(xì)檢查。

            嚴(yán)格的高質(zhì)量和高可靠性技術(shù)指標(biāo)

            堡盟壓力傳感器性能出色,符合嚴(yán)格的技術(shù)規(guī)格,同時(shí)保證客戶放心可靠地使用。

            在多數(shù)情況下,堡盟在技術(shù)規(guī)格中提供的是最大測(cè)量誤差,而不是單獨(dú)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量誤差。若需比較技術(shù)規(guī)格描述不同但參數(shù)值相同的傳感器,最大測(cè)量誤差小的傳感器更加精確。若需測(cè)量絕壓,或者測(cè)量系統(tǒng)(處于滿/空或其它已知狀態(tài))無法提供參考?jí)毫Γ瑒t應(yīng)選擇根據(jù)最大測(cè)量誤差定義的傳感器。其中的原因是,其它技術(shù)規(guī)格并未載明平均測(cè)量值與真實(shí)值之間的誤差,或者只載明一小部分。堡盟根據(jù)“最大”誤差而非“典型”誤差來定義傳感器的質(zhì)量。從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看,在根據(jù)“最大”誤差定義的堡盟傳感器中,有99.7%都符合技術(shù)規(guī)格,而在根據(jù)“典型”誤差定義的傳感器中,有32%都不符合技術(shù)規(guī)格。

            由于溫度對(duì)于最大測(cè)量誤差的影響極大,因此在考慮傳感器的應(yīng)用溫度范圍時(shí),需要特別注意。此外,零點(diǎn)溫度系數(shù)和滿量程溫度系數(shù)也必須考慮在內(nèi),具體取決于應(yīng)用。溫度穩(wěn)定型傳感器是所有應(yīng)用的首選。

            堡盟所有技術(shù)規(guī)格均根據(jù)“極其嚴(yán)格”的定義規(guī)定,這意味著堡盟能夠?yàn)榭蛻籼峁┧璧目煽啃院透哔|(zhì)量的產(chǎn)品。

            更多信息,請(qǐng)?jiān)L問:www.baumer.com/druck

         

         


         

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