Qu'est-ce que l'étalonnage du capteur - Définition et son application

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 de leur précision lorsqu'ils sont utilisés à des températures plus élevées, dans des conditions d'humidité ou d'humidité élevées, soumis à des dégradations, soumis à des chocs externes, etc. Cela peut être observé comme l'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 du capteur joue un rôle crucial dans la suppression des erreurs de mesure 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 étalonnage 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 connue sous le nom d'erreur structurelle.

Principe de fonctionnement

L'étalonnage du capteur aide à améliorer les performances et la précision des capteurs. Il existe deux processus 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 un 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 interne, plusieurs sociétés de fabrication fournissent des ensembles de capteurs avec un capteur MEMS de qualité automobile de haute qualité ainsi qu'un étalonnage complet au niveau du système. Dans ce processus, les entreprises incluent 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 des techniques de régulation de tension et de filtrage de signal analogique sont inclus. Pour améliorer les performances et les fonctionnalités globales, le processeur embarqué est doté d'algorithmes de fusion de capteurs sophistiqués. Certains des algorithmes sophistiqués de traitement du signal embarqués contribuent également à réduire le temps de fabrication, permettant une mise sur le marché plus rapide.

Méthode de référence standard

Ici, la sortie du capteur est comparée à une référence physique standard pour connaître l'erreur dans certains capteurs. Exemples d'étalonnage de capteur sont des règles et des bâtons de mètre, Pour les capteurs de température - Eau bouillante à 100C, Point triple de l'eau, Pour les accéléromètres - "La gravité est constante de 1G à la surface de la Terre".

Méthodes d'étalonnage

Il existe trois méthodes d'étalonnage standard utilisées pour les capteurs. Ils sont-

• Calibrage en un point.
• Étalonnage en deux points.
• Ajustement de courbe multipoint.

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-

• Décalage :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 un rythme différent de la réponse idéale.
• Linéarité :tous les capteurs n'ont pas de courbe caractéristique linéaire sur la plage de mesure donnée.

L'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 calibrés en un point.

La calibration en deux points est utilisée pour corriger à la fois les erreurs de pente et de décalage. Cet étalonnage est utilisé dans les cas où le capteur sait que la sortie du capteur est raisonnablement linéaire sur une plage de mesure. Ici, deux valeurs de référence sont nécessaires - référence haute, référence basse.

L'ajustement de courbe multipoint est utilisé pour les capteurs qui ne sont pas linéaires sur la plage de mesure et nécessitent un ajustement de courbe pour obtenir des mesures précises. L'ajustement de 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 tracées et comparées à la réponse linéaire et l'erreur est connue.

Applications de l'étalonnage du capteur

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 référence zéro incorrecte, des erreurs dues au décalage de la plage du capteur, des erreurs dues à des dommages mécaniques, etc. L'étalonnage n'est pas similaire à l'ajustement.

Le processus d'étalonnage comprend le placement du DUT-'Device Under 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 de calibrage nous aide à déterminer les résultats suivants-

• Aucune erreur constatée sur le DUT.
• Une erreur est constatée 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 de calibrage est utilisé pour augmenter les performances et les fonctionnalités du système. Cela aide à réduire les erreurs dans le système. Un capteur calibré fournit des résultats précis et peut être utilisé comme lecture de référence pour la 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 d'étalonner le capteur pour obtenir les performances précises des systèmes automatisés. Quelles sont les références standards utilisées pour l'étalonnage des capteurs de température ?