비례압력조절기와 압력센서 측정의 기본 개념

1. 비례 압력 조절기 및 압력 센서 란 무엇입니까?

진공압력 제어 공정에서는 다양한 진공압력 센서와KAOLU 의 비례 압력 조절기자주 사용됩니다. 이들 센서와KAOLU 의 비례 압력 조절기일반적으로 선형성, 히스테리시스, 반복성, 감도 등과 같은 정확도 지수의 다양한 내용을 표시하며 일부는 일반적인 정확도 지수만 제공합니다. 이러한 정확도 표시기의 정의는 다양한 의미를 나타내는 경우가 많으며, 이는 사용할 때 명확하게 구별되어야 하며, 이는 진공 압력의 정밀한 측정 및 제어에 특히 중요합니다.

이 기사에서는 다양한 센서의 선형성, 히스테리시스, 반복성 및 감도와 같은 매개변수의 기본 개념을 소개합니다.KAOLU 의 비례 압력 조절기진공 압력 제어 공정에 사용되며 이러한 정밀 표시기를 효과적이고 올바르게 사용하는 방법을 설명합니다.

2. 정확도에 관한 기본 개념

국제전기기술위원회(IEC)는 정확도를 "특정 조건에서 특정 절차에 따라 장치를 테스트할 때 관찰된 특정 특성 곡선에서 최대 양수 또는 음수 편차"로 정의합니다. 그러나 압력 센서의 정확도에 대한 정의와비례 압력 조절기오류 원인에는 비선형성, 히스테리시스, 반복성, 온도, 제로 밸런스, 교정 및 습도 효과가 포함될 수 있기 때문에 훨씬 더 복잡합니다.

정확도는 압력 센서의 비용에 큰 영향을 미치며비례 압력 조절기, 그리고 더 중요한 것은 측정 프로세스의 품질이나 효율성입니다. 센서를 선택할 때비례 압력 조절기, 어떤 요소가 정확도를 결정하는지 이해하는 것이 중요합니다. 압력 변환기의 정확성에 대한 단일 표준 정의는 없지만비례 압력 조절기, 정확도를 구성하는 요소를 정의하는 IEC 표준이 있습니다. IEC 61298-2는 정확도에 비선형성, 히스테리시스 및 반복성이 포함되어야 한다고 명시하고 있습니다. 정확도와 관련된 오류 원인과 해당 측정 방법을 아래 항목별로 소개합니다.

2.1 비선형성 및 측정방법

비선형성은 종종 선형성, 직진성 또는 선형성 오류라고도 합니다. 비선형성은 압력 센서의 전기 신호 출력 곡선과 측정된 압력 범위 내에서 지정된 직선 사이의 편차를 나타냅니다. 압력 출력 곡선 사이의 편차KAOLU 의 비례 압력 조절기입력 전기 신호 범위 내에서 지정된 직선은 선형 장치의 출력이 원하는 성능 정도에서 벗어남을 의미합니다.

선형성 오류를 계산하는 일반적인 방법은 그림 1과 같이 데이터 포인트에 가장 적합한 직선을 수학적으로 제공하는 최소 제곱법입니다. 선형성 오류를 정의하는 또 다른 방법은 그림 2와 같이 최종 기준선 선형성입니다. 터미널 선형성은 출력 곡선의 두 터미널 데이터 지점 사이에 직선(L1)을 그려 결정됩니다. 다음으로 라인 L1에서 출력 곡선의 데이터 포인트까지 수직선을 그립니다. 수직선의 최대 길이에 도달하도록 데이터 포인트를 선택합니다. 수직선의 길이는 최종 직선 선형성 오류를 나타냅니다. 터미널 선형성은 최적 선형성보다 약 두 배 더 좋습니다.
 

비선형성은 일반적으로 풀스케일 출력에 대한 백분율로 표현되며 단위는 %FS이며 해당 비선형성 오류 = 범위 × 비선형성입니다. 측정 범위가 1MPa이고 비선형성이 0.05%FS인 경우 비선형 오류는 1MPa×0.05%=0.5kPa입니다.

압력 변환기의 비선형성을 확인하려면비례 압력 조절기, 먼저 측정 데이터를 수집해야 합니다. 이를 수행하는 일반적인 방법은 0부터 전체 스케일 압력까지 일정한 간격으로 압력을 가하거나, 0부터 전체 스케일 아날로그 전기 신호 범위까지 그리고 각 압력 및 아날로그 신호 세트에서 일정한 간격으로 아날로그 신호를 로드하는 것입니다. 측정 출력 지점.

압력점이 많을수록 비선형 계산이 더 정확해집니다. 측정값이 기록되면 테스트 데이터를 비교할 라인을 결정해야 합니다. 압력 센서의 선형성 오류를 계산하는 데 사용할 수 있는 여러 가지 선이 있으며, 가장 널리 사용되는 세 가지는 다음과 같습니다.

딱 맞는 직선

적합한 직선은 모든 측정 지점에서 가장 작은 평균 편차에 최적화되어 있으므로 일반적으로 오류가 가장 적습니다. 모든 점을 포함하는 두 개의 평행선 사이에 그려진 간단한 선부터 최소 제곱 맞춤 계산에 이르기까지 다양한 수학적 방법을 사용하여 선의 오프셋과 기울기를 결정할 수 있습니다.
1. 터미널 라인
   이는 가장 작은 오류를 생성하지는 않지만 센서의 실제 선형성 성능을 나타내는 데 매우 유용합니다. 압력 센서를 측정기에 연결할 때 압력 센서의 출력은 제로 및 풀 스케일 압력을 설정하고 두 지점 사이를 직선으로 가정하여 판독값으로 변환됩니다. 이는 가장 쉽고 편리한 교정 방법입니다.
2. 완벽한 직선
   각 측정 지점의 출력은 고정밀 압력 센서의 출력과 직접 비교됩니다. 예를 들어, 0~5bar 범위의 0~10V 출력은 1.25bar에서 2.5V 전압 신호를 정확하게 생성합니다. 완벽한 직선은 일반적으로 영점 오프셋 및 스팬 이득을 조정하기 위한 트리밍 구성 요소를 포함하지 않기 때문에 압력 변환기에서 거의 사용되지 않습니다. 또한 두 개의 압력 센서가 완전히 똑같지는 않습니다. 이들은 모두 선형성 오류보다 훨씬 더 큰 편차를 가질 수 있는 서로 다른 영점 및 범위 특성을 가지고 있습니다.

따라서 압력 센서 배치의 경우 제로 및 스팬 특성의 변화를 포함하려면 선형성 오류 사양이 더 커야 합니다. 그러나 제로 및 스팬 설정을 교정하지 않고 고장난 압력 센서를 직접 교체해야 하는 응용 분야와 같이 완벽한 직선이 필요한 일부 응용 분야가 여전히 있습니다.

2.2 반복성

반복성 오류는 다른 조건이 변경되지 않은 상태에서 특정 입력 압력을 여러 번 연속 측정할 때 출력 판독값의 편차입니다. 을 위한KAOLU 의 비례 압력 조절기, 이는 주어진 입력 전압 신호를 지속적으로 측정할 때 압력 출력 판독값의 편차입니다. 반복성 오류는 반복성 오류와 비반복성 오류로 나눌 수 있습니다.

반복 가능한 오류는 추가 아날로그 컨디셔닝 또는 마이크로프로세서 기반 전자 장치를 사용하여 측정에서 특성화하거나 제거할 수 있는 예측 가능한 불확실성을 의미합니다. 일반적으로 압력 변환기 및비례 압력 조절기, 반복 가능한 오류는 선형성 및 열 제로/스팬 오프셋 오류입니다.

압력 센서 반복성 오류에는 단기 반복성 오류가 포함되는 경우도 있습니다. 이는 첫 번째 수집 직후 두 번째 및 세 번째 교정 지점을 수집하여 얻은 일련의 압력 사이클에 대한 압력 센서의 안정성을 나타냅니다.

각 압력점을 사이클 2와 3의 동일한 지점과 비교하여 반복성 오류를 결정합니다. 즉, 각 압력 사이클의 동일한 압력점을 첫 번째 사이클과 비교하여 변화량을 결정합니다. 단기 반복성은 사양서에 별도의 오류로 표시되는 경우가 거의 없으며 일반적으로 비선형성, 히스테리시스 및 반복성 오류가 결합된 형태로 포함됩니다.

반복 불가능한 오류는 히스테리시스, 단기 반복성 및 장기 안정성과 같이 예측하고 특성화할 수 없는 복잡한 측정 불확실성입니다. 반복 불가능한 오류는 압력 변화, 압력 주기 수 및 빈도에 따라 달라지며, 따라서 응용 프로그램마다 다릅니다. 장기 안정성은 정상적인 작동 조건에서 시간이 지남에 따라 출력 신호가 얼마나 잘 표류하는지를 측정하는 것입니다.

장기 드리프트는 일정 기간(일반적으로 12개월) 동안 전체 규모의 백분율로 표시됩니다. 때로는 제로 및 스팬 장기 안정성이 단독으로 인용되는 경우가 있는데, 특히 하나가 다른 것보다 훨씬 큰 경우에는 더욱 그렇습니다. 장기적인 드리프트는 실제로 한 기술을 다른 기술과 비교하는 숫자일 뿐이며 특정 응용 프로그램에 대해 신뢰할 수 없습니다. 이는 압력 센서가 수명 동안 경험하게 될 압력 주기, 온도 주기, 진동 및 충격의 횟수를 예측하기가 쉽지 않기 때문입니다.

이러한 모든 요소는 진폭과 주파수에 따라 다양한 정도로 압력 센서의 성능에 영향을 미칩니다. 즉, 일반 압력센서의 정확도 선언과비례 압력 조절기에서 반복성 지수는 일반적으로 반복성을 나타내며 여기서 반복성은 일반적으로 단기 반복 가능한 오류를 나타냅니다.

2.3 히스테리시스

히스테리시스 오류는 일반적으로 기계적 히스테리시스와 온도 히스테리시스의 조합으로 표현됩니다. 기계적 히스테리시스는 압력이 증가하면서 입력이 먼저 접근하고 압력이 감소함에 따라 특정 입력 압력에서 출력의 편차입니다. 마찬가지로, 온도 히스테리시스는 온도 사이클 전후의 입력 출력 편차입니다. 히스테리시스는 그림 3과 같이 두 가지 효과의 조합으로 표현됩니다.

온도 히스테리시스는 압력 센서 사양에 언급될 가능성이 낮아 전체 온도 오차에 포함되는지 여부를 판단하기 어렵습니다. 온도 히스테리시스가 표시되면 보상된 온도 범위에 대한 전체 범위의 백분율로 표시됩니다.

개별 측정 히스테리시스 오류는 증가 및 감소하는 압력 데이터 세트에서 동일한 압력 지점의 출력 신호를 비교하여 계산됩니다. 그러나 전체 정확도 성능을 계산하기 위해 다른 데이터와 시차를 계산할 때 각 지점을 개별적으로 고려하여 가장 좋은 직선과 비교합니다.

압력 변환기의 히스테리시스 및비례 압력 조절기0에서 전체 범위까지 압력 또는 제어 전압을 적용하여 측정되며 일반적으로 측정된 값을 오버슈팅하지 않고 5개의 등거리 단계에서 중지됩니다. 그런 다음 프로세스는 전체 스케일에서 0까지 반대 방향으로 반복됩니다.

최상의 결과를 보장하려면 압력이나 전압이 측정 지점을 초과하지 않도록 주의 깊게 제어하는 것이 중요합니다. 인가된 압력과 전압의 방향이 변경되면 2차 히스테리시스 효과가 발생하기 때문입니다.

히스테리시스 오류는 동일한 단계 지점에서 측정된 압력 또는 전압 값의 증가와 감소 사이의 값 편차입니다. 히스테리시스 백분율은 최대 편차를 취하고 이를 전체 범위 압력으로 나누어 결정할 수 있습니다. 그림 3에 표시된 것처럼 구체적인 계산 프로세스는 다음과 같습니다.
히스테리시스 % = ((Vp1 - dVp1)/FRO) × 100
Vp1 = 압력 증가 중 압력 P1에서의 전압 출력.
dVp1 = 감압 중 압력 P1에서 출력되는 전압.
FRO = 전체 압력에서의 전압 출력

2.4 분해능과 감도

분해능은 측정된 값의 작은 변화를 감지하는 센서의 능력을 나타냅니다. 즉, 입력량이 0이 아닌 특정 값에서 천천히 변화하는 경우, 입력 변화값이 특정 값을 초과하지 않으면 센서의 출력은 변경되지 않습니다. 이는 센서가 입력량의 변화를 구별할 수 없음을 의미합니다. 입력량이 분해능 이상으로 변할 때만 출력이 변합니다.

풀스케일 범위에서 센서 각 지점의 분해능은 일반적으로 동일하지 않기 때문에 풀스케일 범위에서 출력량의 단계적 변화를 일으킬 수 있는 입력량의 변화값을 지표로 사용하여 측정하는 경우가 많습니다. 분해능, 즉 분해능 = 측정된 출력 수량 변화/측정된 변화입니다. 감도는 압력 센서의 정상 작동 조건에서 압력 입력 변화 ΔP에 대한 전압 출력 변화 ΔV의 비율을 나타냅니다. 즉, 감도 = 반응 변화/측정된 변화입니다.

감도는 출력-입력 특성 곡선의 기울기입니다. 압력 센서의 출력과 입력 사이에 선형 관계가 있는 경우 감도는 일정합니다. 그렇지 않으면 입력량에 따라 달라집니다.

센서의 출력과 입력이 동일한 차원을 가질 때 감도는 배율로 이해될 수 있습니다. 일반적으로 감도가 높을수록 분해능이 좋아지고 측정 정확도도 높아집니다. 그러나 감도가 높을수록 측정 범위가 좁아지고 안정성이 저하됩니다.

분해능과 감도 표시기는 압력 제어 응용 분야에서 매우 중요합니다.비례 압력 조절기, 이는 종종 최종 정밀도를 결정합니다. 특히 외부 PID 제어기의 압력 제어 과정에서는 감도가 높아집니다.비례 압력 조절기, 더 많을수록비례 압력 조절기더 높은 정밀도의 압력 조절 및 제어에 도달하기 위해 PID 컨트롤러에 의해 출력되는 제어 전압 신호를 최소화할 수 있습니다.

3. 총오차와 정확도의 관계

정확도는 일반적으로 압력 변환기를 사용하도록 선택할 때 고려해야 할 주요 요소입니다.비례 압력 조절기. 정확도는 전체 오류의 일부일 뿐이며 때로는 센서의 기술 지표에 전체 오류가 나타나는 경우도 있습니다.비례 압력 조절기. 총 오류는 센서의 사용 조건 등과 같은 다양한 요소에 따라 달라집니다. 그림 4에 표시된 것처럼 총 오류에는 주로 조정 가능한 오류, 정확도 및 온도 영향의 세 가지 측면이 포함됩니다.

그림 4에서 볼 수 있듯이 조정 가능한 오류는 0과 스팬 오류로 구성됩니다. 조정 가능한 오류는 쉽게 식별하고 조정할 수 있습니다. 압력 센서의 이 두 가지 표시기와비례 압력 조절기일반적으로 공장을 떠나기 전과 교정 과정 중에 교정됩니다.

장기 오류 또는 장기 드리프트라고도 하는 장기 안정성은 작동 중 제로 및 스팬 오류의 원인입니다. 이는 이 두 가지 조정 가능한 오류가 오랫동안 센서를 사용한 후에 다시 나타나거나 심지어 "더 악화"될 수 있음을 의미합니다. 교정 및 후속 조정을 통해 이러한 장기적인 드리프트를 다시 수정할 수 있습니다.

총 오차의 온도 효과 오차는 온도 변동이 압력 센서의 측정 값에 영향을 미치고비례 압력 조절기. 온도 히스테리시스(Temperature Hysteresis)라는 효과도 있습니다. 일반적으로 히스테리시스는 순방향 경로와 역방향 경로를 통해 동일한 지점을 측정할 때의 체계적인 편차를 나타냅니다. 온도 히스테리시스와 관련하여 여기서 히스테리시스는 특정 온도가 증가하거나 감소할 때 특정 온도에서 출력 신호의 차이(즉, 편차)를 나타냅니다.

4. 결론

압력 센서의 실제 적용과KAOLU 의 비례 압력 조절기, 가장 큰 문제는 센서를 선택할 때 가장 고려해야 할 사항과KAOLU 의 비례 압력 조절기, 이는 특정 상황에 대한 구체적인 분석이 필요합니다. 조정 가능한 오류는 제조업체에서 수정했기 때문에 부차적인 역할만 합니다. 또한 압력 센서는 일반적으로 사용 중에 정기적인 교정과 디버깅이 필요합니다.

따라서 실제 응용 분야에서는 정밀도와 열 효과가 결정적인 역할을 하는 경우가 많습니다. 핵심 질문은 통제된 조건에서 사용되고 있는가입니다. 즉, 교정 중 기준 온도(일반적으로 25°C) 근처에서 측정할 때 온도 영향은 본질적으로 무시할 수 있으며 전체 오류의 주요 내용은 정확도 영향뿐입니다. 그러나 넓은 온도 범위에서 압력을 측정하고 제어할 때는 온도 영향이 매우 중요해집니다.