Таблицы технических данных от производителей датчиков давления часто содержат множество различных спецификаций, касающихся точности. Однако в большинстве случаев не вся информация актуальна. В этой статье объясняется, какая информация должна быть принята во внимание и когда. Это также объясняет, почему датчики давления с долговременной стабильностью являются предпосылкой для оптимизации затрат в сложных промышленных применениях.
Точность = долговременная стабильность + точность
Точность в измерительной технике складывается из правильности и точности. Правильность - это приближение измеренного значения к истинному значению, в то время как точность, по сути, означает повторяемость результата измерения в идентичных условиях. Таким образом, точный измерительный прибор отображает одно и то же значение для каждого измерения. Это значение может быть правильным или неправильным. Только если это значение правильное, прибор будет точным. Следовательно, точный инструмент должен быть правильным и точным. Всякий раз, когда упоминается точность измеренных значений, на самом деле имеется в виду максимальное отклонение измеренного значения. Выражается в процентах от общего диапазона измерения. Это максимально допустимое отклонение измеренного значения представляет собой неопределенность, которой подвержено измеренное значение. По этой причине часто используется термин неопределенность измерения или неопределенность измеренного значения.
Температура влияет на измеряемое значение
На измеряемую величину влияют различные внешние факторы. Эти соответствующие причины неопределенностей измерений затем рассматриваются отдельно в таблицах данных. В датчиках давления температура является основным фактором, влияющим на точность измерения, наряду с фактической погрешностью измерения давления. Для простоты базовая точность обычно устанавливается при комнатной температуре (обычно 20–25 ° C). Кроме того, также отображаются ошибки, вызванные более высокими или более низкими температурами. Обычно они отображаются как процентное отклонение на 10 К.
Как температура среды, так и температура окружающей среды могут существенно повлиять на измеряемое значение. Если используется только один преобразователь приблизительно при комнатной температуре, влияние температуры можно игнорировать.
Отклонение измеренного значения при комнатной температуре
При комнатной температуре наиболее важными характеристиками являются отклонение нулевой точки и конечного значения, а также нелинейность и гистерезис (обычно объединяются в одно значение как NLH). Эти отклонения суммируются - а не суммируются - в отклонении измеренного значения при комнатной температуре (также называемом точностью при 25 ° C в компании Trafag).
Если измеренное значение датчика давления в системе управления установлено на ноль в приложении до фактической работы, только NLH де-факто имеет значение для функциональности машины. Это связано с тем, что обнуление устраняет ошибку нулевой точки - и, следовательно, часто большую часть отклонения конечного значения - для конкретного приложения. Это имеет место, например, когда контролируется давление насоса и все измеренные значения устанавливаются на 0 в системе управления при запуске - при условии, что давление насоса всегда составляет 0 бар при запуске системы.
Только NLH имеет решающее значение: для управления машиной путем изменения давления
Если для системы управления машиной требуется только изменение давления, то решающее значение имеет только NLH. В гидравлических системах управления (или насосах) действие должно срабатывать при определенном отклонении от заданного значения; например, чтобы снова включить насос или открыть клапан, чтобы поддерживать подаваемое давление в строго контролируемом диапазоне. Таким образом, эффективное давление в желаемом состоянии - будь то на самом деле 10,0 бар или 9,98 бар, например, - имеет второстепенное значение, поскольку большинство машин индивидуально настраиваются на определенные основные параметры во время ввод в эксплуатацию. Следовательно, только точность, то есть в основном NLH, включая воспроизводимость, играет роль. Абсолютная правильность имеет второстепенное значение. В большинстве других случаев, когда требуется не только точность, но и точность, важны как нулевые, так и максимальные отклонения, а также NLH. Таким образом, появляется индикация отклонения измеренного значения при комнатной температуре.
Температура влияет на отклонение измеренных значений: эффекты смещения и гистерезиса
Ошибки, вызванные температурой, аналогичны: если преобразователь устанавливается на ноль после достижения статической рабочей температуры в системе управления, или, что гораздо чаще, если речь идет только о контроле отклонений от заданного значения при тех же условиях например, при вводе в эксплуатацию температурная погрешность преобразователя имеет второстепенное значение. Отклонение измеренного значения преобразователя давления из-за влияния температуры также делится на эффекты смещения и гистерезиса. Для нестатических температурных условий в приложении всегда актуальны как минимум эффекты гистерезиса. При выборе продукта необходимо учитывать необходимость компенсации влияния температуры при измерении давления. Это связано с тем, что компенсация температурных воздействий в датчике давления означает дополнительные производственные затраты, которые отражаются в цене продукта.
Измерение точного значения давления: интересующий диапазон полной погрешности
Если точное значение давления необходимо измерить в приложении - например, при мониторинге нагрузки, при котором действующие силы должны быть закрыты - и это также должно быть выполнено в условиях переменных температур, общий диапазон ошибок (TEB Total Error Band ) имеет решающее значение. Здесь объединены все индивидуальные отклонения. Поскольку общая погрешность увеличивается с увеличением отклонения от комнатной температуры, эти характеристики показаны в технических паспортах Trafag со ссылкой на конечные значения компенсированного диапазона температур. С другой стороны, индикация общей погрешности через кривую рабочей температуры отображается на графике.
Влияет на долгосрочную стабильность: старение, условия эксплуатации и т. д.
Все спецификации производителей относятся к условиям франко-завод. Чем дольше используется датчик давления, тем больше отклонение измеренных значений. Это связано со старением, усталостью материала и износом. Этот процесс очень индивидуален и зависит от условий применения, используемой сенсорной технологии, а также конструкции и качества трансмиттера в целом. В то время как технология тонкой пленки на стали, разработанная Trafag, демонстрирует асимптотический долгосрочный дрейф, который достигает значения ниже трехкратного годового значения, существуют продукты конкурентов, которые демонстрируют почти линейное, а иногда даже прогрессивное увеличение отклонения измеренных значений за многие годы при испытаниях на срок службы. В частности, повышенная температура проявляется в значительном влиянии на долговременную стабильность. Например, если используется датчик давления с заводской точностью 0,3% - даже при низких скоростях дрейфа, например 0,1% в год - он может выйти из строя через четыре-пять лет.
Для качественных и дорогих машин и систем срок службы и долговременная стабильность преобразователя давления должны быть особенно высокими. Потому что прерывание работы - или даже сбой в работе - быстро приводит к высоким затратам. По этой причине необходимо выбирать датчик давления, который гарантирует точность на долгие годы. Таким образом, экономия затрат на приобретение датчиков давления - недальновидная стратегия.
Превосходная тонкопленочная технология Trafag на стальных сенсорах
Именно здесь проявляется преимущество датчиков давления Trafag: в первый год они обычно показывают дрейф менее 0,1%. Даже по прошествии десяти лет измеренные значения обычно отклоняются менее чем на 0,3% от заводских настроек.
Поскольку не существует стандартизированных тестов или критериев тестирования, Trafag провела несколько принудительных тестов на срок службы, которые очень эффективно выявляют слабые места инструментов. Одним из самых сложных испытаний является испытание с изменением нагрузки, в ходе которого выполняется 20 миллионов циклов нагрузки с как минимум в 1,5 раза превышающим номинальное давление. Очень немногие датчики давления наших конкурентов могут предложить приборы, которые могут выдержать это испытание без повреждения датчика. Напротив, датчики Trafag «тонкая пленка на стали» показали дрейф значительно меньше 0,05% даже после 20 миллионов испытаний на изменение нагрузки; то есть они остались практически в исходном состоянии и не были повреждены. Для производителей машин и систем, которые должны исправно и безотказно работать в течение многих лет, крайне важно, чтобы датчики, которые они используют, всегда работали безупречно даже после многих лет использования в самых тяжелых условиях. В промышленных приложениях точность, правильность и прецизионность с превосходной долговременной стабильностью измерительного сигнала являются обязательными.
Экстремальные испытания с изменением нагрузки показывают, что датчики Trafag по-прежнему стабильны и обычно отклоняются менее чем на 0,1% от начального значения после 10 или 20 миллионов циклов и удвоенного номинального давления.