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认为您碰到问题了吗?测验考试校准周详温度传感器
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认为您碰到问题了吗?测验考试校准周详温度传感器

时间:2020-11-16 16:46:31

 为现实世界中的物理变量校准传感器的挑战是混合的情况。对于某些传感器,向传感器提供已知的刺激并不难。对于其他传感器,这样做是一个主要问题。At2雷竞技平台_差压变送器_液位变送器_温度变送器

 
让我们先来看一个简单的方法-线性可变差动变压器(LVDT),按照型号的不同,它可以精确地测量从非常小1厘米(cm)到大约25 cm的范围内的线性伸长率(位置)。例如,TE Con​​nectivity Measurement Specialties的02560389-000 LVDT 可在两英寸(50.8厘米)的范围内提供线性位移测量,整个行程范围内的线性度均为0.25%。
LVDT型号可在两英寸范围内提供精确的位置读数
图1:TE Con​​nectivity Measurement Specialties的02560389-000 LVDT型号可在两英寸范围内提供精确的位置读数,线性度为0.25%。
为了校准相关的模拟前端(AFE)电子设备,您可以使用来自诸如比例变压器之类的仪器的精确信号,该仪器大约在100年前开发并且至今仍在使用(图2)。
这款经典型比例变压器用于在校准传感器模拟接口电路的性能时模拟
图2:这款经典型比例变压器用于在校准传感器模拟接口电路的性能时模拟LVDT输出与位置的关系。
但是,使用比例变压器不能测试LVDT本身。为此,您可以将应变计引伸计,数字机械卡尺或光学卡尺连接到LVDT,然后在特定的基准位置设置下测量其输出。
 
但是温度传感器校准呢?同样,创建一个电信号来精确模拟温度传感器的非线性输出并查抄其AFE相当轻易,但是当您在追求精度的一部门时,如何查抄温度传感器本身呢?大多数尺度温度传感器(例如电阻温度检测器(RTD),热敏电阻,固态设备和热电偶)都是“开箱即用”的,可以在大约1⁰C至2⁰C的温度范围内“很好”地工作,但是当绝对精度达到十分之一度时(不是当然与分辨率不异),这是另一个故事。
 
现实情况是,您不能只设置一个基本的加热器,使用精度更高的系统测量其温度,然后仅将要评估的传感器替换在同一系统中。可以通过多种方式破坏比力,方法有多种。因此,高精度温度传感器的用户可以:
 
1)将传感器发送到具有必要设置的尝试室(例如Ellab A / S),或从供给商(例如Fluke Corp)采办测试设置以 供内部使用,或者
 
2)从这些“更好”的设备的众多供给商之一采办经过NIST可追溯文档完全校准的温度传感器。
 
假如您需要达到0.1 accuracyC或0.01⁰C甚至优于0.01 thanC的绝对精度怎么办?也许很难相信,但是可以做到的。美国国家尺度技术研究院(NIST)的研究人员已经开发了适用于-50⁰C(-58⁰F)至150⁰C(302⁰F)范围(对应于8至14微米之间的红外波长)的热红外辐射温度计(TIRT),该温度计可以以几千分之一摄氏度的精度测量温度。更好的是,它不需要像许多其他高性能红外温度传感器一样需要低温冷却。
 
他们是如何达到这一性能程度的?他们使用了模拟和传感器相关设计中常见的三层方法:
 
1)选择可用的非常佳,性能非常高的组件,包罗在需要时对其进行“老化”以非常大程度地减少持久漂移。
 
2)采用一种设计拓扑布局,该拓扑布局不仅可以非常大程度地减少误差,并且可以在可能的情况下主动消除误差,例如在差分或仪表放大器的共享基板上使用具有不异温度系数的匹配电阻。
 
3)尽量减少外部的诱发误差源,例如电磁场(EM)或环境温度变化。
 
我对这三种策略的第一个介绍是当我在1976年出版的EDN上读过已故的传奇模拟天才吉姆·威廉姆斯的文章时说的:“这个30 ppm的比例证实模拟设计还没有死。” 该秤的设计旨在满足一些非常苛刻的目标:它必需便携式,低成本,在300.00满量程范围(即百万分之30)中解析0.01磅,永远不需要校准或调整且具有绝对精度0.02%以内 尽管该文章已经使用了50年了(将近50年!),并且在组件和技术方面发生了许多变化,但基础课程仍然有效。
 
NIST的人员如何创建他们的温度计,称为环境辐射温度计(ART)(图3)?该设计在其论文中进行了详尽的具体描述,标题为“适度的标题为“改进红外热辐射温度计和传感器的设计” ,该论文颁发于美国光学学会的Optics Express中,以及“使用不成见光进行的精确温度测量”由NIST发布。
NIST环境辐射温度计
图3:在NIST环境辐射温度计中,来自固定温度校准源的红外(IR)光通过透镜(1)进入温度计外壳,并到达检测器输出(6),该输出被路由到放大器增强信号电平。
结论
下次您对基于传感器的读数的准确性感到迷惑时,请确保对本身清楚:误差有多少是由于传感器本身造成的,而误差有多少是由于电子设备造成的?您如何好立查抄每个人?
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