Nous utilisons différents systèmes et types d'équipements pour mesurer diverses grandeurs physiques. La précision de la mesure dépend de divers facteurs. Les équipements utilisés pour les mesures peuvent perdre leur précision lorsqu'ils sont utilisés à des températures plus élevées, dans des conditions d'humidité ou d'humidité élevées, soumis à une dégradation, soumis à des chocs externes, etc. Cela peut être observé comme une erreur de mesure. Pour remédier à cette erreur et apporter les modifications nécessaires aux méthodes d'étalonnage de l'équipement sont utilisées. Aujourd'hui, des capteurs sont utilisés pour effectuer diverses mesures. Il existe des capteurs pour mesurer la température, la couleur, l'humidité, etc.… L'étalonnage des capteurs joue un rôle crucial dans l'élimination des erreurs dans les mesures des capteurs.
Qu'est-ce que l'étalonnage du capteur?
Les capteurs sont des appareils électroniques. Ils sont sensibles aux changements de leur environnement de travail. Des changements indésirables et soudains dans les environnements de travail des capteurs donnent des valeurs de sortie indésirables. Ainsi, la sortie attendue diffère de la sortie mesurée. Cette comparaison entre la sortie attendue et la sortie mesurée est appelée Calibration du capteur.
L'étalonnage du capteur joue un rôle crucial dans l'augmentation des performances du capteur. Il est utilisé pour mesurer les erreurs structurelles causées par les capteurs. La différence entre la valeur attendue et la valeur mesurée du capteur est appelée erreur structurelle.
Principe de fonctionnement
L'étalonnage des capteurs aide à améliorer les performances et la précision des capteurs. Il existe deux procédés bien connus dans lesquels l'étalonnage des capteurs est effectué par les industries. Dans la première méthode, les entreprises ajoutent un processus d'étalonnage interne à leur unité de fabrication pour effectuer l'étalonnage individuel des capteurs. Ici, la société ajoute également le matériel nécessaire à sa conception pour la correction de la sortie du capteur. Par ce processus, l'étalonnage du capteur peut être modifié pour correspondre aux exigences spécifiques à l'application. Mais ce processus augmente le temps de mise sur le marché.
L'alternative de ce processus d'étalonnage en interne, plusieurs entreprises de fabrication fournissent des ensembles de capteurs avec une qualité automobile de haute qualité Capteur MEMS ainsi qu'un étalonnage complet au niveau du système. Dans ce processus, les entreprises intègrent un circuit numérique et un logiciel embarqués pour aider les concepteurs à améliorer la fonctionnalité et les performances des capteurs. Pour réduire le temps de conception du produit et le nombre de composants, des circuits numériques tels que la régulation de tension et les techniques de filtrage de signaux analogiques sont inclus. Pour améliorer les performances et les fonctionnalités globales, le processeur embarqué est doté d'algorithmes sophistiqués de fusion de capteurs. Certains des algorithmes sophistiqués de traitement du signal embarqués aident également à réduire le temps de fabrication, ce qui accélère la mise sur le marché.
Méthode de référence standard
Ici, la sortie du capteur est comparée à une référence physique standard pour connaître l'erreur de certains capteurs. Exemples d'étalonnage de capteur sont des règles et des bâtons de compteur, Pour les capteurs de température - Eau bouillante à 100C, Point triple de l'eau, Pour les accéléromètres - «La gravité est constante 1G à la surface de la terre».
Méthodes d'étalonnage
Il existe trois méthodes d'étalonnage standard utilisées pour les capteurs. Elles sont-
- Étalonnage en un point.
- Calibrage en deux points.
- Raccord de courbe multipoints.
Avant de connaître ces méthodes, nous devons connaître le concept de courbe caractéristique. Chaque capteur a une courbe caractéristique qui montre la réponse du capteur à la valeur d'entrée donnée. Dans le processus d'étalonnage, cette courbe caractéristique du capteur est comparée à sa réponse linéaire idéale.
Certains des termes utilisés avec la courbe caractéristique sont:
- Offset - Cette valeur nous indique si la sortie du capteur est supérieure ou inférieure à la réponse linéaire idéale.
- Sensibilité ou pente - Ceci donne le taux de changement de la sortie du capteur. Une différence de pente montre que la sortie du capteur change à une vitesse différente de la réponse idéale.
- Linéarité - Tous les capteurs n'ont pas une courbe caractéristique linéaire sur la plage de mesure donnée.
Un étalonnage en un point est utilisé pour corriger les erreurs de décalage du capteur lorsqu'une mesure précise d'un seul niveau est requise et que le capteur est linéaire. Les capteurs de température sont généralement étalonnés en un point.
Étalonnage en un point
L'étalonnage en deux points est utilisé pour corriger les erreurs de pente et de décalage. Cet étalonnage est utilisé dans les cas où le capteur nous savons que la sortie du capteur est raisonnablement linéaire sur une plage de mesure. Ici, deux valeurs de référence sont nécessaires: la référence High, la référence Low.
Étalonnage en deux points
L'ajustement de courbe multipoint est utilisé pour les capteurs qui ne sont pas linéaires sur la plage de mesure et qui nécessitent un ajustement de courbe pour obtenir des mesures précises. L'ajustement de la courbe multipoint est généralement effectué pour les thermocouples lorsqu'ils sont utilisés dans des conditions extrêmement chaudes ou extrêmement froides.
Pour tout le processus d'étalonnage ci-dessus, les courbes caractéristiques des capteurs sont dessinées et comparées à la réponse linéaire et l'erreur est connue.
Applications de l'étalonnage des capteurs
L'étalonnage du capteur en termes simples peut être défini comme la comparaison entre la sortie souhaitée et la sortie mesurée. Ces erreurs peuvent être causées par diverses raisons. Certaines des erreurs observées dans les capteurs sont des erreurs dues à une mauvaise référence zéro, des erreurs dues au décalage de la plage du capteur, une erreur due à des dommages mécaniques, etc. L'étalonnage n'est pas similaire à l'ajustement.
Le processus d'étalonnage comprend la mise en place du DUT-«Dispositif sous test» dans des configurations dont les stimuli d'entrée inertiels pour le capteur sont connus, ce qui nous aide à déterminer les erreurs réelles dans les mesures.
Le processus d'étalonnage nous aide à déterminer les résultats suivants:
- Aucune erreur notée sur le DUT.
- Une erreur est notée et aucun ajustement n'est effectué.
- Un ajustement est effectué pour supprimer l'erreur et l'erreur est corrigée au niveau souhaité.
Pour l'étalonnage des capteurs, des modèles de capteurs sont utilisés. L'étalonnage du capteur est appliqué dans les systèmes de contrôle pour surveiller et ajuster les processus de contrôle. Les systèmes automatiques appliquent également l'étalonnage du capteur pour obtenir des résultats sans erreur.
Utilisation de l'étalonnage du capteur
Le processus d'étalonnage est utilisé pour augmenter les performances et la fonctionnalité du système. Cela aide à réduire les erreurs dans le système. Un capteur étalonné fournit des résultats précis et peut être utilisé comme mesure de référence à des fins de comparaison.
Avec l'augmentation de la technologie embarquée et la faible taille des capteurs, de nombreux capteurs sont intégrés sur une seule puce. Des erreurs non détectées dans un capteur peuvent entraîner la dégradation de l'ensemble du système. Il est important de calibrer le capteur pour obtenir les performances précises des systèmes automatisés. Quelles sont les références standard utilisées pour l'étalonnage du capteurs de température ?
