Utilizamos diferentes sistemas y tipos de equipos para medir diversas cantidades físicas. La precisión de la medición depende de varios factores. Los equipos utilizados para las mediciones pueden perder su precisión cuando se utilizan a temperaturas más altas, alta humedad o condiciones de humedad, sometidos a degradación, sometidos a choques externos, etc… Esto se puede observar como el error en la medición. Para abordar este error y realizar los cambios necesarios en los métodos de calibración del equipo, se utilizan. Hoy en día, los sensores se utilizan para realizar diversas mediciones. Hay sensores para medir la temperatura, el color, la humedad, etc. La calibración del sensor juega un papel crucial en la eliminación de errores en las mediciones del sensor.
¿Qué es la calibración del sensor?
Los sensores son dispositivos electrónicos. Son sensibles a los cambios en su entorno laboral. Los cambios repentinos e indeseables en los entornos de trabajo de los sensores dan valores de salida no deseados. Por tanto, la salida esperada difiere de la salida medida. Esta comparación entre la salida esperada y la salida medida se llama Calibración del sensor.
La calibración del sensor juega un papel fundamental en el aumento del rendimiento del sensor. Se utiliza para medir los errores estructurales provocados por los sensores. La diferencia entre el valor esperado y el valor medido del sensor se conoce como error estructural.
Principio de funcionamiento
La calibración del sensor ayuda a mejorar el rendimiento y la precisión de los sensores. Hay dos procesos bien conocidos en los que las industrias realizan la calibración de sensores. En el primer método, las empresas agregan un proceso de calibración interno a su unidad de fabricación para realizar la calibración individual de los sensores. Aquí, la compañía también agrega el hardware necesario a su diseño para la corrección de la salida del sensor. Mediante este proceso, la calibración del sensor se puede cambiar para que coincida con los requisitos específicos de la aplicación. Pero este proceso aumenta el tiempo de comercialización.
Como alternativa de este proceso de calibración interno, varias empresas de fabricación ofrecen paquetes de sensores con un grado automotriz de alta calidad. Sensor de MEMS junto con la calibración completa a nivel del sistema. En este proceso, las empresas incluyen un software y circuitos digitales integrados para ayudar a los diseñadores a mejorar la funcionalidad y el rendimiento de los sensores. Para reducir el tiempo de diseño del producto y el recuento de componentes, se incluyen circuitos digitales como regulación de voltaje y técnicas de filtrado de señales analógicas. Para mejorar el rendimiento y la funcionalidad generales, el procesador integrado cuenta con sofisticados algoritmos de fusión de sensores. Algunos de los sofisticados algoritmos de procesamiento de señales incorporados también ayudan a reducir el tiempo de fabricación, lo que permite una comercialización más rápida.
Método de referencia estándar
Aquí la salida del sensor se compara con una referencia física estándar para conocer el error en algunos sensores. Ejemplos de calibración de sensores son reglas y palos de metro, para sensores de temperatura, agua hirviendo a 100 ° C, punto triple del agua, para acelerómetros, 'la gravedad es constante 1G en la superficie de la tierra'.
Métodos de calibración
Hay tres métodos de calibración estándar que se utilizan para los sensores. Son-
- Calibración de un punto.
- Calibración de dos puntos.
- Ajuste de curva multipunto.
Antes de conocer estos métodos tenemos que conocer el concepto de curva característica. Cada sensor tiene una curva característica que muestra la respuesta del sensor al valor de entrada dado. En el proceso de calibración, esta curva característica del sensor se compara con su respuesta lineal ideal.
Algunos de los términos utilizados con la curva característica son:
- Desplazamiento: este valor nos dice si la salida del sensor es mayor o menor que la respuesta lineal ideal.
- Sensibilidad o pendiente: proporciona la tasa de cambio de la salida del sensor. Una diferencia en la pendiente muestra que la salida del sensor cambia a una velocidad diferente a la respuesta ideal.
- Linealidad: no todos los sensores tienen una curva característica lineal sobre el rango de medición dado.
La calibración de un punto se utiliza para corregir los errores de compensación del sensor cuando se requiere una medición precisa de un solo nivel y el sensor es lineal. Los sensores de temperatura suelen estar calibrados en un punto.
Calibración de un punto
La calibración de dos puntos se utiliza para corregir errores tanto de pendiente como de compensación. Esta calibración se utiliza en los casos en los que el sensor sepa que la salida del sensor es razonablemente lineal en un rango de medición. Aquí se necesitan dos valores de referencia: referencia alta, referencia baja.
Calibración de dos puntos
El ajuste de curva multipunto se utiliza para sensores que no son lineales en el rango de medición y requieren algún ajuste de curva para obtener mediciones precisas. El ajuste de curvas multipunto se realiza generalmente para termopares cuando se usan en condiciones extremadamente calientes o extremadamente frías.
Para todo el proceso de calibración anterior, se dibujan las curvas características de los sensores y se comparan con la respuesta lineal y se conoce el error.
Aplicaciones de la calibración de sensores
La calibración del sensor en términos simples se puede definir como la comparación entre la salida deseada y la salida medida. Estos errores pueden deberse a varias razones. Algunos de los errores que se ven en los sensores son errores debidos a una referencia cero incorrecta, errores debidos a cambios en el rango del sensor, errores debidos a daños mecánicos, etc. La calibración no es similar al ajuste.
El proceso de calibración incluye colocar el dispositivo bajo prueba (DUT) en configuraciones cuyos estímulos de entrada de inercia para el sensor son conocidos, lo que nos ayuda a determinar los errores reales en las mediciones.
El proceso de calibración nos ayuda a determinar los siguientes resultados:
- No se observó ningún error en el DUT.
- Se observa un error y no se realiza ningún ajuste.
- Se realiza un ajuste para eliminar el error y el error se corrige al nivel deseado.
Para la calibración del sensor se utilizan modelos de sensor. La calibración del sensor se aplica en los sistemas de control para monitorear y ajustar los procesos de control. Los sistemas automáticos también aplican la calibración del sensor para obtener resultados sin errores.
Uso de la calibración del sensor
El proceso de calibración se utiliza para aumentar el rendimiento y la funcionalidad del sistema. Ayuda a reducir errores en el sistema. Un sensor calibrado proporciona resultados precisos y se puede utilizar como lectura de referencia para comparar.
Con el aumento de la tecnología integrada y el bajo tamaño de los sensores, muchos sensores se integran en un solo chip. Los errores no detectados en un sensor pueden hacer que todo el sistema se degrade. Es importante calibrar el sensor para obtener el rendimiento preciso de los sistemas automatizados. ¿Cuáles son las referencias estándar utilizadas para la calibración del sensores de temperatura ?
