દબાણ સેન્સરનું ભૂલ વળતર

વાજબી ભૂલ વળતરપ્રેશર સેન્સરતેમની અરજીની ચાવી છે. પ્રેશર સેન્સરમાં મુખ્યત્વે સંવેદનશીલતા ભૂલ, set ફસેટ ભૂલ, હિસ્ટ્રેસિસ ભૂલ અને રેખીય ભૂલ હોય છે. આ લેખ આ ચાર ભૂલોની પદ્ધતિઓ અને પરીક્ષણ પરિણામો પરની તેમની અસર રજૂ કરશે. તે જ સમયે, તે માપનની ચોકસાઈ સુધારવા માટે પ્રેશર કેલિબ્રેશન પદ્ધતિઓ અને એપ્લિકેશન ઉદાહરણો રજૂ કરશે.

હાલમાં, બજારમાં વિવિધ પ્રકારના સેન્સર છે, જે ડિઝાઇન એન્જિનિયર્સને સિસ્ટમ માટે જરૂરી પ્રેશર સેન્સર પસંદ કરવાની મંજૂરી આપે છે. આ સેન્સરમાં ઓન-ચિપ સર્કિટ્સવાળા સૌથી મૂળભૂત ટ્રાન્સફોર્મર્સ અને વધુ જટિલ ઉચ્ચ એકીકરણ સેન્સર શામેલ છે. આ તફાવતોને લીધે, ડિઝાઇન એન્જિનિયરોએ પ્રેશર સેન્સરમાં માપનની ભૂલોની ભરપાઈ કરવા માટે પ્રયત્ન કરવો આવશ્યક છે, જે સેન્સર્સ ડિઝાઇન અને એપ્લિકેશન આવશ્યકતાઓને પૂર્ણ કરે છે તેની ખાતરી કરવા માટે એક મહત્વપૂર્ણ પગલું છે. કેટલાક કિસ્સાઓમાં, વળતર એપ્લિકેશનમાં સેન્સરના એકંદર પ્રભાવમાં પણ સુધારો કરી શકે છે.

આ લેખમાં ચર્ચા કરેલી વિભાવનાઓ વિવિધ પ્રેશર સેન્સરની ડિઝાઇન અને એપ્લિકેશન પર લાગુ છે, જેમાં ત્રણ કેટેગરીઓ છે:

1. મૂળભૂત અથવા બિનસલાહભર્યા કેલિબ્રેશન;

2. ત્યાં કેલિબ્રેશન અને તાપમાન વળતર છે;

3. તેમાં કેલિબ્રેશન, વળતર અને એમ્પ્લીફિકેશન છે.

Set ફસેટ, રેન્જ કેલિબ્રેશન અને તાપમાન વળતર બધા પાતળા ફિલ્મ રેઝિસ્ટર નેટવર્ક દ્વારા પ્રાપ્ત કરી શકાય છે, જે પેકેજિંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન લેસર કરેક્શનનો ઉપયોગ કરે છે. આ સેન્સર સામાન્ય રીતે માઇક્રોકન્ટ્રોલર સાથે જોડાણમાં વપરાય છે, અને માઇક્રોકન્ટ્રોલરનું એમ્બેડ કરેલું સ software ફ્ટવેર પોતે સેન્સરનું ગાણિતિક મોડેલ સ્થાપિત કરે છે. માઇક્રોકન્ટ્રોલર આઉટપુટ વોલ્ટેજ વાંચ્યા પછી, મોડેલ એનાલોગ-થી-ડિજિટલ કન્વર્ટરના પરિવર્તન દ્વારા વોલ્ટેજને દબાણ માપન મૂલ્યમાં રૂપાંતરિત કરી શકે છે.

સેન્સર માટેનું સરળ ગાણિતિક મોડેલ એ ટ્રાન્સફર ફંક્શન છે. મોડેલને સમગ્ર કેલિબ્રેશન પ્રક્રિયામાં optim પ્ટિમાઇઝ કરી શકાય છે, અને તેની પરિપક્વતા કેલિબ્રેશન પોઇન્ટના વધારા સાથે વધશે.

મેટ્રોલોજિકલ દ્રષ્ટિકોણથી, માપનની ભૂલ એકદમ કડક વ્યાખ્યા ધરાવે છે: તે માપેલા દબાણ અને વાસ્તવિક દબાણ વચ્ચેના તફાવતને લાક્ષણિકતા આપે છે. જો કે, સામાન્ય રીતે વાસ્તવિક દબાણ મેળવવું શક્ય નથી, પરંતુ યોગ્ય દબાણ ધોરણોનો ઉપયોગ કરીને તેનો અંદાજ લગાવી શકાય છે. મેટ્રોલોજિસ્ટ સામાન્ય રીતે માપન ધોરણો તરીકે માપેલા ઉપકરણો કરતા ઓછામાં ઓછા 10 ગણા વધારે ચોકસાઈવાળા ઉપકરણોનો ઉપયોગ કરે છે.

એ હકીકતને કારણે કે અનલિબ્રેટેડ સિસ્ટમ્સ ફક્ત લાક્ષણિક સંવેદનશીલતા અને set ફસેટ મૂલ્યોનો ઉપયોગ કરીને આઉટપુટ વોલ્ટેજને દબાણમાં રૂપાંતરિત કરી શકે છે.

આ અનલિબ્રેટેડ પ્રારંભિક ભૂલ નીચેના ઘટકોનો સમાવેશ કરે છે:

1. સંવેદનશીલતા ભૂલ: ઉત્પન્ન થતી ભૂલની તીવ્રતા દબાણના પ્રમાણસર છે. જો ઉપકરણની સંવેદનશીલતા લાક્ષણિક મૂલ્ય કરતા વધારે હોય, તો સંવેદનશીલતા ભૂલ દબાણનું વધતું કાર્ય હશે. જો સંવેદનશીલતા લાક્ષણિક મૂલ્ય કરતા ઓછી હોય, તો સંવેદનશીલતા ભૂલ દબાણનું ઘટતું કાર્ય હશે. આ ભૂલનું કારણ પ્રસરણ પ્રક્રિયામાં ફેરફારને કારણે છે.

2. set ફસેટ ભૂલ: સમગ્ર દબાણ શ્રેણીમાં સતત ical ભી set ફસેટને કારણે, ટ્રાન્સફોર્મર પ્રસરણ અને લેસર એડજસ્ટમેન્ટ કરેક્શનમાં ફેરફારને set ફસેટ ભૂલોમાં પરિણમશે.

3. લેગ ભૂલ: મોટાભાગના કિસ્સાઓમાં, લેગ ભૂલને સંપૂર્ણપણે અવગણી શકાય છે કારણ કે સિલિકોન વેફરમાં mechanical ંચી યાંત્રિક જડતા હોય છે. સામાન્ય રીતે, હિસ્ટ્રેસિસ ભૂલને ફક્ત એવી પરિસ્થિતિઓમાં ધ્યાનમાં લેવાની જરૂર છે કે જ્યાં દબાણમાં નોંધપાત્ર ફેરફાર થાય છે.

. જો કે, એમ્પ્લીફાયર્સવાળા સેન્સર માટે, એમ્પ્લીફાયરની નોનલાઇનરિટી પણ શામેલ હોવી જોઈએ. રેખીય ભૂલ વળાંક અંતર્ગત વળાંક અથવા બહિર્મુખ વળાંક હોઈ શકે છે.

કેલિબ્રેશન આ ભૂલોને દૂર કરી શકે છે અથવા મોટા પ્રમાણમાં ઘટાડી શકે છે, જ્યારે વળતર તકનીકો સામાન્ય રીતે લાક્ષણિક મૂલ્યોનો ઉપયોગ કરવાને બદલે સિસ્ટમના વાસ્તવિક સ્થાનાંતરણ કાર્યના પરિમાણોને નિર્ધારિત કરવાની જરૂર હોય છે. પોન્ટિનોમીટર, એડજસ્ટેબલ રેઝિસ્ટર્સ અને અન્ય હાર્ડવેરનો ઉપયોગ વળતર પ્રક્રિયામાં થઈ શકે છે, જ્યારે સ software ફ્ટવેર આ ભૂલ વળતરના કાર્યને વધુ સરળતાથી અમલમાં મૂકી શકે છે.

એક બિંદુ કેલિબ્રેશન પદ્ધતિ ટ્રાન્સફર ફંક્શનના શૂન્ય બિંદુ પર ડ્રિફ્ટને દૂર કરીને set ફસેટ ભૂલોની ભરપાઈ કરી શકે છે, અને આ પ્રકારની કેલિબ્રેશન પદ્ધતિને સ્વચાલિત ઝીરોઇંગ કહેવામાં આવે છે. Set ફસેટ કેલિબ્રેશન સામાન્ય રીતે શૂન્ય પ્રેશર પર કરવામાં આવે છે, ખાસ કરીને ડિફરન્સલ સેન્સર્સમાં, કારણ કે વિશિષ્ટ દબાણ સામાન્ય રીતે નજીવી પરિસ્થિતિઓમાં 0 હોય છે. શુદ્ધ સેન્સર માટે, set ફસેટ કેલિબ્રેશન વધુ મુશ્કેલ છે કારણ કે તેને કાં તો આજુબાજુના વાતાવરણીય દબાણની સ્થિતિ હેઠળ તેના કેલિબ્રેટેડ પ્રેશર વેલ્યુને માપવા માટે દબાણ વાંચન પ્રણાલીની જરૂર હોય છે, અથવા ઇચ્છિત દબાણ મેળવવા માટે દબાણ નિયંત્રક.

ડિફરન્સલ સેન્સર્સનું શૂન્ય પ્રેશર કેલિબ્રેશન ખૂબ સચોટ છે કારણ કે કેલિબ્રેશન પ્રેશર સખત શૂન્ય છે. બીજી બાજુ, જ્યારે દબાણ શૂન્ય ન હોય ત્યારે કેલિબ્રેશન ચોકસાઈ પ્રેશર કંટ્રોલર અથવા માપન સિસ્ટમના પ્રભાવ પર આધારિત છે.

કેલિબ્રેશન પ્રેશર પસંદ કરો

કેલિબ્રેશન પ્રેશરની પસંદગી ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે કારણ કે તે દબાણ શ્રેણી નક્કી કરે છે જે શ્રેષ્ઠ ચોકસાઈ પ્રાપ્ત કરે છે. હકીકતમાં, કેલિબ્રેશન પછી, વાસ્તવિક set ફસેટ ભૂલ કેલિબ્રેશન પોઇન્ટ પર ઓછી કરવામાં આવે છે અને તે નાના મૂલ્ય પર રહે છે. તેથી, કેલિબ્રેશન પોઇન્ટ લક્ષ્ય દબાણ શ્રેણીના આધારે પસંદ કરવું આવશ્યક છે, અને દબાણ શ્રેણી કાર્યકારી શ્રેણી સાથે સુસંગત ન હોઈ શકે.

આઉટપુટ વોલ્ટેજને દબાણ મૂલ્યમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે, લાક્ષણિક સંવેદનશીલતા સામાન્ય રીતે ગાણિતિક મોડેલોમાં સિંગલ પોઇન્ટ કેલિબ્રેશન માટે વપરાય છે કારણ કે વાસ્તવિક સંવેદનશીલતા ઘણીવાર અજ્ unknown ાત હોય છે.

Set ફસેટ કેલિબ્રેશન (પીસીએલ = 0) કર્યા પછી, ભૂલ વળાંક કેલિબ્રેશન પહેલાં ભૂલને રજૂ કરતી કાળી વળાંકને લગતી vert ભી set ફસેટ બતાવે છે.

આ કેલિબ્રેશન પદ્ધતિમાં એક બિંદુ કેલિબ્રેશન પદ્ધતિની તુલનામાં સખત આવશ્યકતાઓ અને ઉચ્ચ અમલીકરણ ખર્ચ છે. જો કે, પોઇન્ટ કેલિબ્રેશન પદ્ધતિની તુલનામાં, આ પદ્ધતિ સિસ્ટમની ચોકસાઈમાં નોંધપાત્ર સુધારો કરી શકે છે કારણ કે તે ફક્ત set ફસેટને કેલિબ્રેટ કરે છે, પણ સેન્સરની સંવેદનશીલતાને પણ કેલિબ્રેટ કરે છે. તેથી, ભૂલ ગણતરીમાં, વાસ્તવિક સંવેદનશીલતા મૂલ્યોનો ઉપયોગ એટીપિકલ મૂલ્યોને બદલે થઈ શકે છે.

અહીં, કેલિબ્રેશન 0-500 મેગાપાસ્કલ્સ (સંપૂર્ણ સ્કેલ) ની શરતો હેઠળ કરવામાં આવે છે. કેલિબ્રેશન પોઇન્ટ પરની ભૂલ શૂન્યની નજીક હોવાથી, અપેક્ષિત દબાણ શ્રેણીમાં લઘુત્તમ માપન ભૂલ મેળવવા માટે આ મુદ્દાઓને યોગ્ય રીતે સેટ કરવું ખાસ કરીને મહત્વપૂર્ણ છે.

કેટલીક એપ્લિકેશનોને સમગ્ર દબાણ શ્રેણીમાં જાળવવા માટે ઉચ્ચ ચોકસાઇની જરૂર હોય છે. આ એપ્લિકેશનોમાં, મલ્ટિ-પોઇન્ટ કેલિબ્રેશન પદ્ધતિનો ઉપયોગ સૌથી આદર્શ પરિણામો મેળવવા માટે થઈ શકે છે. મલ્ટિ-પોઇન્ટ કેલિબ્રેશન પદ્ધતિમાં, ફક્ત set ફસેટ અને સંવેદનશીલતા ભૂલો જ નહીં, પણ મોટાભાગની રેખીય ભૂલોને ધ્યાનમાં લેવામાં આવે છે. અહીં વપરાયેલ ગાણિતિક મોડેલ દરેક કેલિબ્રેશન અંતરાલ (બે કેલિબ્રેશન પોઇન્ટ વચ્ચે) માટે બે-તબક્કાના કેલિબ્રેશન જેવું જ છે.

ત્રણ પોઇન્ટ કેલિબ્રેશન

અગાઉ સૂચવ્યા મુજબ, રેખીય ભૂલ સુસંગત સ્વરૂપ ધરાવે છે, અને ભૂલ વળાંક અનુમાનિત કદ અને આકાર સાથે, ચતુર્ભુજ સમીકરણના વળાંકને અનુરૂપ છે. આ ખાસ કરીને સેન્સર માટે સાચું છે જે એમ્પ્લીફાયર્સનો ઉપયોગ કરતા નથી, કારણ કે સેન્સરની લાઇનર લાઇનરિટી મૂળભૂત રીતે યાંત્રિક કારણો પર આધારિત છે (સિલિકોન વેફરના પાતળા ફિલ્મના દબાણને કારણે).

રેખીય ભૂલ લાક્ષણિકતાઓનું વર્ણન લાક્ષણિક ઉદાહરણોની સરેરાશ રેખીય ભૂલની ગણતરી કરીને અને બહુપદી કાર્ય (એ × 2+બીએક્સ+સી) ના પરિમાણો નક્કી કરીને મેળવી શકાય છે. એ, બી અને સી નક્કી કર્યા પછી પ્રાપ્ત મોડેલ એ જ પ્રકારનાં સેન્સર માટે અસરકારક છે. આ પદ્ધતિ ત્રીજા કેલિબ્રેશન પોઇન્ટની જરૂરિયાત વિના રેખીય ભૂલોને અસરકારક રીતે વળતર આપી શકે છે.