3.1.7. Помилка градуювання
Помилка градуювання - похибка, дозволена виробником, коли датчик відкалібрований на заводі виробника. Ця помилка має систематичну природу, означаючи, що вона додана до всіх можливих реальних передатних функцій. Вона зрушує точність перетворення для кожної точки впливу на константу. Ця помилка не обов'язково однорідна по діапазону і може змінитися в залежності від типу помилки при калібруванні. Наприклад, розглянемо калібрування по двох точках реальної лінійної передатної функції (товста лінія на Рис. 1). Для визначення нахилу і точки перетину функції, прикладаються два впливи s1 і s2, до датчика. Датчик відгукується двома відповідними вихідними сигналами A1 і A2. Перший відгук був виміряний абсолютно точно, однак, більш високий сигнал був виміряний з помилкою Δ. Це приведе до помилок у нахилі і визначення точки перетину. Нова точка перетину, a1, буде відрізнятися від реальної точки перетину a на
δа =a1 −a =Δ/(s2 −s1),
і нахил буде обчислений з помилкою:
δв = −Δ/(s2 −s1),
3.1.8. Гістерезис
Помилка гістерезису - відхилення вихідного сигналу датчика в зазначеній точці входу коли до неї наближаються в протилежних напрямках (рис. 2). Наприклад, датчик зсуву, коли об'єкт переміщається праворуч у визначеній точці виробляє напругу, що відрізняється на 20 мВ від того, коли об'єкт переміщається ліворуч. Якщо чутливість датчика складає 10 мВ/мм, гістерезисна помилка в одиницях зсуву - 2 мм. Типові причини для гістерезису – геометрія конструкції, тертя і структурні зміни в матеріалах.
Рис. 1. Помилка калібрування
Рис.2. Функція перетворення з гістерезисом
3.1.9. Нелінійність
Помилка нелінійності характерна для датчиків, передатна функція яких може бути апроксимована прямою лінією. Нелінійність - максимальне відхилення (L) реальної передатної функції від апроксимуючої прямої лінії. Термін "лінійність" фактично означає "нелінійність". Гірша лінійність, отримана під час будь-якого циклу градуювання повинна бути прийнята, коли більше чим одне калібрування зроблене. Звичайно, вона характеризується у відсотках діапазону чи в термінах вимірюваної величини (наприклад, у кПa чи °C). "Лінійність", що не супроводжується констатацією, що пояснює, до якого типу пряма лінія відноситься, безглузда. Є кілька способів визначити нелінійність, у залежності від того, як лінія нанесена на передатну функцію. Один шлях полягає в тому, щоб використовувати граничні точки (рис. 2.12а); тобто, оцінити вихідні величини в найменших і найбільших значеннях впливу і простягнути пряму лінію через ці дві точки (лінія 1). Тут, біля кінцевих точок, помилка нелінійності є найменшої, і вона вище у проміжку.
У деяких випадках може бути бажаною більш висока точність у більш вузькій області
вхідного діапазону. Наприклад, у медичного термометра повинна бути краща точність в області визначення лихоманки, що знаходиться між 37°C і 38°C. У нього може бути і
трохи більш низька точність поза цими межами. Звичайно, такий датчик калібрований у
області, де бажана найвища точність. Тоді, лінія апроксимації може бути проведена через проградуйовану точку c (лінія 3 на рис. 2.12а). У результаті нелінійність має найменше значення біля градуйованої точки і збільшується до кінців діапазону. У цьому методі лінія часто визначається як тангенс кута функції перетворення в точці c. Якщо фактична передатна функція відома, нахил лінії може бути знайдений з рів. (2.5).
Незалежна лінійність часто називається як “краща пряма лінія” (рис. 2.12б), яка є лінією по середині між двома рівнобіжними прямими лініями, найближчими одна до одної і охоплює усі вихідні величини на реальній передатній функції.
У залежності від використовуваного методу лінія апроксимації може мати різні точки перетину і нахилу. Тому, виміри при нелінійності можуть відрізнятися дуже істотно один від одного. Користувач повинний знати, що виробники часто дають найменше значення нелінійності, не оговорюючи, який метод апроксимації використовувався.
Рис. 2.12. Лінійна апроксимація нелінійної функції перетворення (а); і незалежна лінійність (b)