詳細(xì)介紹SICK傳感器是如何解決誤差

    詳細(xì)介紹SICK傳感器是如何解決誤差
    SICK傳感器是如何解決誤差的？測力傳感器在遭到外力作用后，粘貼在彈性體的應(yīng)變片隨之發(fā)生形變引起電阻改變，電阻改變使構(gòu)成的惠斯登電橋失去平衡輸出一個與外力成線性正比改變的電量電信號。說起來是比較簡單的，可是這是個非常復(fù)雜的作業(yè)進(jìn)程。尤其是面臨被測物體發(fā)生差錯的時分，測力傳感器在盡量的尋覓其解決的方法。
    SICK傳感器的頻率呼應(yīng)特性決議了被丈量的頻率規(guī)模，必須在允許頻率規(guī)模內(nèi)堅(jiān)持不失真的丈量條件，實(shí)際上傳感器的呼應(yīng)總有—定推遲，期望推遲時間越短越好。傳感器的頻率呼應(yīng)高，可測的信號頻率規(guī)模就寬，而因?yàn)樵獾浇Y(jié)構(gòu)特性的影響，機(jī)械系統(tǒng)的慣性較大，因有頻率低的傳感器可測信號的頻率較低。
    在動態(tài)丈量中，應(yīng)根據(jù)信號的特色(穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、隨機(jī)等)呼應(yīng)特性，避免發(fā)生過火的差錯。
    SICK傳感器的線形規(guī)模是指輸出與輸入成正比的規(guī)模。以理論上講，在此規(guī)模內(nèi)，靈敏度堅(jiān)持定值。傳感器的線性規(guī)模越寬，則其量程越大，并且能確保必定的丈量精度。在選擇傳感器時，當(dāng)傳感器的種類斷定今后要看其量程是不是滿足請求。但實(shí)際上，任何傳感器都不能確�？隙ǖ木�性，其線性度也是相對的。當(dāng)所請求丈量精度比較低時，在必定的規(guī)模內(nèi)，可將非線性差錯較小的傳感器近似看作線性的，這會給丈量帶來*的方便。
    SICK傳感器精度高，要求誤差合理，進(jìn)行壓力傳感器的誤差補(bǔ)償是其應(yīng)用的關(guān)鍵。壓力傳感器主要有偏移量誤差、靈敏度誤差、線性誤差和滯后誤差，本文將介紹這四種誤差產(chǎn)生的機(jī)理和對測試結(jié)果的影響，同時將介紹為提高測量精度的壓力標(biāo)定方法以及應(yīng)用實(shí)例。
    目前市場上SICK傳感器種類豐富多樣，這使得設(shè)計(jì)工程師可以選擇系統(tǒng)所需的壓力傳感器。這些傳感器既包括基本的變換器，也包括更為復(fù)雜的帶有片上電路的高集成度傳感器。由于存在這些差異，設(shè)計(jì)工程師必須盡可能夠補(bǔ)償壓力傳感器的測量誤差，這是保證傳感器滿足設(shè)計(jì)和應(yīng)用要求的重要步驟。在某些情況下，補(bǔ)償還能提高傳感器在應(yīng)用中的整體。
    SICK傳感器范圍標(biāo)定以及溫度補(bǔ)償均可以通過薄膜電阻網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，這種薄膜電阻網(wǎng)絡(luò)在封裝過程中采用激光修正。
    該SICK傳感器常與微控制器結(jié)合使用，而微控制器的嵌入軟件本身建立了傳感器數(shù)學(xué)模型。微控制器讀取了輸出電壓后，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器的變換，該模型可以將電壓量轉(zhuǎn)換為壓力測量值。
    壓力傳感器
    SICK傳感器簡單的數(shù)學(xué)模型即為傳遞函數(shù)。該模型可在整個標(biāo)定過程中進(jìn)行優(yōu)化，并且模型的成熟度將隨標(biāo)定點(diǎn)的增加而增加。
    從計(jì)量學(xué)的角度看，測量誤差具有相當(dāng)嚴(yán)格的定義：它表征了測量壓力與實(shí)際壓力之間的差異。而通常無法直接得到實(shí)際壓力，但可以通過采用適當(dāng)?shù)膲毫��?biāo)準(zhǔn)加以估計(jì)，計(jì)量人員通常采用那些精度比被測設(shè)備高出至少 10 倍的儀器作為測量標(biāo)準(zhǔn)。
    由于未經(jīng)標(biāo)定的系統(tǒng)只能使用典型的靈敏度和偏移值將輸出電壓轉(zhuǎn)換為壓力，測得的壓力將產(chǎn)生如圖 1 所示的誤差。
    這種未經(jīng)標(biāo)定的初始誤差由以下幾個部分組成：
    a. 偏移量誤差。由于在整個壓力范圍內(nèi)垂直偏移保持恒定，因此變換器擴(kuò)散和激光調(diào)節(jié)修正的變化將產(chǎn)生偏移量誤差。
    b. 靈敏度誤差，產(chǎn)生誤差大小與壓力成正比。如果設(shè)備的靈敏度高于典型值，靈敏度誤差將是壓力的遞增函數(shù)。如果靈敏度低于典型值，那么靈敏度誤差將是壓力的遞減函數(shù)。該誤差的產(chǎn)生原因在于擴(kuò)散過程的變化。
    c. 線性誤差。這是一個對初始誤差影響較小的因素，該誤差的產(chǎn)生原因在于硅片的物理非線性，但對于帶放大器的傳感器，還應(yīng)包括放大器的非線性。線性誤差曲線可以是凹形曲線，也可以是凸形曲線。
    d. 滯后誤差：在大多數(shù)情形中，滯后誤差*可以忽略不計(jì)，因?yàn)楣杵�具有很高的機(jī)械剛度。一般只需在壓力變化很大的情形中考慮滯后誤差。
    標(biāo)定可消除或*地減小這些誤差，而補(bǔ)償技術(shù)通常要求確定系統(tǒng)實(shí)際傳遞函數(shù)的參數(shù)，而不是簡單的使用典型值。電位計(jì)、可調(diào)電阻以及其他硬件均可在補(bǔ)償過程中采用，而軟件則能更靈活地實(shí)現(xiàn)這種誤差補(bǔ)償工作。
    一點(diǎn)標(biāo)定法可通過消除傳遞函數(shù)零點(diǎn)處的漂移來補(bǔ)償偏移量誤差，這類標(biāo)定方法稱為自動歸零。
    偏移量標(biāo)定通常在零壓力下進(jìn)行，特別是在差動傳感器中，因?yàn)樵跇?biāo)稱條件下差動壓力通常為 0 。對于純傳感器，偏移量標(biāo)定則要困難一些，因?yàn)樗�要么需要一個壓力讀取系統(tǒng)，用以測量其在環(huán)境大氣壓力條件下的標(biāo)定壓力值，要么需要獲取期望壓力的壓力控制器。
    SICK傳感器的零壓力標(biāo)定非常，因?yàn)闃?biāo)定壓力嚴(yán)格為 0 。另一方面，壓力不為 0 時的標(biāo)定度取決于壓力控制器或測量系統(tǒng)的。
    選擇標(biāo)定壓力
    標(biāo)定壓力的選取非常重要，因其決定了的壓力范圍。實(shí)際上，經(jīng)過標(biāo)定后實(shí)際的偏移量誤差在標(biāo)定點(diǎn)處小并一直保持較小的值。因此，標(biāo)定點(diǎn)必須根據(jù)目標(biāo)壓力范圍加以選擇，而壓力范圍可以不與工作范圍相一致。
    為了將輸出電壓轉(zhuǎn)換為壓力值，由于實(shí)際的靈敏度往往是未知，因此在數(shù)學(xué)模型中通常采用典型靈敏度進(jìn)行單點(diǎn)標(biāo)定。
    紅色曲線表示進(jìn)行偏移量標(biāo)定（ PCAL=0 ）后的誤差曲線，可以發(fā)現(xiàn)誤差曲線相對于表示標(biāo)定前誤差的黑色曲線產(chǎn)生了垂直偏移。
    這種標(biāo)定方法與一點(diǎn)標(biāo)定法相比要求更為嚴(yán)格，實(shí)現(xiàn)成本也更高。然而與一點(diǎn)標(biāo)定法相比，該方法可顯著提高系統(tǒng)的精度，因?yàn)樵摲椒ú粌H標(biāo)定了偏移量，還標(biāo)定了傳感器的靈敏度。因此在誤差計(jì)算中可以使用靈敏度實(shí)際值，而非典型值。
    SICK傳感器在這里，標(biāo)定是在 0 至 500 兆巴（滿標(biāo)度）條件下進(jìn)行。由于在標(biāo)定點(diǎn)上誤差接近于 0 ，因此為了在期望的壓力范圍內(nèi)得到小的測量誤差，正確地設(shè)定這些點(diǎn)就顯得尤為重要。某些應(yīng)用中要求在整個壓力范圍內(nèi)保持較高的度。在這些應(yīng)用中，可以采用多點(diǎn)標(biāo)定法來得到理想的結(jié)果。在多點(diǎn)標(biāo)定法中，不僅考慮了偏移量和靈敏度誤差，還考慮了大部分的線性誤差，紫紅色曲線所示。這兒用的數(shù)學(xué)模型與每個標(biāo)定間距（在兩個標(biāo)定點(diǎn)之間）的兩標(biāo)定*一樣。