Точность датчика наклона
Наклона датчик используется для измерения предмета по отношению к горизонтали угол наклона, на платформе выравнивания, механическое производство, безопасность, защита, точность измерений и много других областях есть широкий спектр приложений, производителей также много, но рынок лице точность датчика наклона понимание непонятно или даже предвзято.
Сначала определите точность датчика наклона: под точностью понимается погрешность между углом, измеренным датчиком, и истинным углом. Эта погрешность обычно определяется как среднеквадратичная ошибка. То есть среднее квадратическое значение между результатами нескольких измерений и истинным значением.
Показатели, влияющие на точность
В качестве примера мы рассмотрим датчик наклона, использующий принцип определения ускорения. Датчик ускорения преобразует составляющую ускорения силы тяжести, измеренную на чувствительной оси датчика ускорения, в угловые данные, то есть значение наклона и значение ускорения имеют синусоидальную форму.
Где g представляет собой ускорение свободного падения, a представляет собой величину наклона, измеренную датчиком ускорения, а α - угол наклона.
Точность измерения датчика наклона тесно связана со следующими показателями:
Шум- зависит от собственных характеристик чувствительного устройства, но в то же время связана с частотной характеристикой, также известной как амплитудно-частотные характеристики. Вообще говоря, чем выше частотная характеристика, тем больше шум. Шум определяет разрешающую способность датчика, и если изменение угла наклона настолько мало, что оно почти полностью поглощается шумом и не может быть устранено, мы считаем, что изменение угла наклона является разрешающей способностью датчика наклона. Например, у ER-TS-12200-Modbus разрешение составляет 0,0005°, поскольку его частотная характеристика невысока, изменение угла наклона очень мало, а уровень шума очень мал.
Стабильность нулевого смещения зависит от характеристик основного чувствительного устройства, что означает, что когда датчик не имеет входного сигнала угла (например, абсолютной горизонтальной плоскости), измеренный выходной сигнал датчика не равен нулю, а фактическое значение выходного угла равно нулевому смещению. Влияние нулевого смещения на точность датчика невелико, поскольку нулевое смещение может быть устранено путем калибровки, но нулевое смещение обычно смещается с течением времени и изменением температуры, такое смещение называется стабильностью нулевого смещения, и этот дрейф обычно трудно устранить, поэтому дрейф приведет к точность может ухудшиться.
Нелинейность - cможет быть скорректирована позже, в зависимости от количества точек коррекции. Чем больше точек коррекции, тем лучше нелинейность. Хотя нелинейность может быть исправлена с помощью последующего метода коррекции, нелинейность также имеет свойство смещаться, и это смещение не может быть устранено, что приводит к ухудшению точности.
Ошибка перекрестного соединения -относится к ошибке, вызванной связью с выходным сигналом датчика, когда датчик прикладывает определенное ускорение перпендикулярно своей чувствительной оси или наклоняется на определенный угол. Например, для беспроводного датчика наклона ER-TS-22800 с диапазоном измерения ±30° (при условии, что направление X является направлением наклона), когда пространство наклонено на 10° перпендикулярно направлению X (в это время фактический угол наклона в измеренном направлении X остается неизменным неизмененный, например, +5°), выходной сигнал датчика вызовет дополнительные ошибки из-за этого наклона на 10°. Эта ошибка называется ошибкой перекрестного соединения. Эта дополнительная ошибка зависит от продукта. Когда погрешность перекрестной связи датчика наклона составляет 3%FS (FS: полная шкала, полный диапазон), генерируемая дополнительная погрешность составляет 3%x10°=0,3°, а фактический выходной угол датчика просто оценивается как 5.3°(=5°+0.3°). В это время, даже если нелинейная погрешность датчика наклона достигает 0,01°, по сравнению с погрешностью перекрестной связи, этой нелинейной погрешностью можно пренебречь, то есть, поскольку точность измерения датчика наклона зависит, погрешность перекрестной связи не может быть учтена, в противном случае это приведет к большим затратам на измерение. ошибка.
Ошибка установки - Когда датчик установлен и произведены измерения, измерительный вал следует подсоединить к чувствительному валу датчика. Однако при фактической установке и измерении точное соответствие всегда невозможно. Например, если угол между установочным измерительным валом и чувствительным валом датчика составляет 1 градус, измеренное значение является проекцией фактического изменения угла на чувствительный вал. Если изменение угла составляет 30 градусов, измеренное значение равно 30*cos(0,1)=29,995 градуса, погрешность составляет 0,005 градуса, поэтому для высокоточных применений очень важно, чтобы измерительный вал и чувствительный к датчику вал совпадали.
Точность повторных измерений - зависит от собственных характеристик устройства, чувствительного к ядру, и не может быть улучшено последующими корректирующими мерами.
Влияние температуры на нулевую точку и чувствительность -также учитывается отклонение и повторяемость температурной кривой, которые зависят от собственных характеристик чувствительного к сердечнику устройства и не могут быть улучшены последующими корректирующими мерами. В случае повторяемости, она может быть скорректирована позже, в зависимости от количества точек коррекции (угловых точек и температурных точек). Чем больше точек коррекции, тем выше точность изменения температуры.
Диапазон - Поскольку зависимость между измерением угла наклона и ускорением является синусоидальной, погрешность измерения угла и погрешность измерения ускорения соответствуют следующему соотношению:
Где da - погрешность измерения угла наклона, а da - погрешность измерения ускорения. Когда диапазон близок к 90 градусам, ускорение a близко к ускорению свободного падения g, которое близко к бесконечности, поэтому небольшая погрешность измерения ускорения приводит к большой погрешности измерения угла наклона.
Вывод: Можно видеть, что систематическая погрешность датчика наклона содержит повторяемость отклонения нулевого уровня шума и температурного дрейфа, которые не могут быть исправлены и скомпенсированы, в то время как случайная погрешность содержит ошибку перекрестной связи из-за не выровненной нелинейной температурной линейности входной оси, которая может быть исправлена
Компенсационные меры в виде положительной суммы для улучшения. Следовательно, точность измерения датчика наклона не должна измеряться только нелинейностью, и необходимо синтезировать систематическую погрешность и случайную погрешность датчика.
Следовательно, погрешность точности датчика наклона должна включать нелинейность, повторяемость, шум, нулевой дрейф смещения, нулевой нелинейный дрейф и ошибку перекрестной связи.