Pomiar i sterowanie ... ClipX!

Zapobieganie 3 błędom w przetwarzaniu sygnału w celu osiągnięcia dokładnych wyników badania
Im bardziej precyzyjnie można pozyskać wartości wielkości mierzonych, tym generowane jest mniej odrzutów, co prowadzi do bardziej ekonomicznych procesów. Wysoce precyzyjne czujniki i wzmacniacze są z tego powodu ważne, zwłaszcza w produkcji przemysłowej i stanowiskach testowych, gdzie stanowią szansę na osiągnięcie znacznych korzyści w zakresie produktywności przy niewielkich inwestycjach. W tym artykule pokażemy, które czynniki mogą negatywnie wpłynąć na dokładność wzmacniaczy przemysłowych, jaki wpływ ma to na wyniki pomiarów i jak można uniknąć tych błędów.
Dla wszystkich operatorów maszyn powinno być jasne, że cały łańcuch pomiarowy jest tak dokładny, jak jego najsłabsze ogniwo. Często jednak stosuje się wysokiej jakości czujniki (na przykład o klasie dokładności 0,02) z mniej precyzyjnymi wzmacniaczami (na przykład z klasą dokładności 0,1). Wynikowa ogólna dokładność będzie wówczas gorsza niż 0,1.

Co wpływa na dokładność pomiaru wzmacniaczy przemysłowych?
ClipX firmy HBM ma klasę dokładności 0,01 i zintegrowany certyfikat kalibracji. Wraz z nowoczesnymi czujnikami (takimi jak HBM S9) powstaje optymalny łańcuch pomiarowy, ponieważ dokładność czujników może być w pełni wykorzystana przy bardzo ekonomicznych kosztach!

Ale w jaki sposób osiąga się tę wysoką dokładność i jakie czynniki na nią wpływają? Wysoka dokładność może być osiągnięta tylko wtedy, gdy używane są najnowsze komponenty elektroniczne, takie jak przetworniki analogowo-cyfrowe, a wszystkie indywidualne znamionowe wyjścia wzmacniacza są precyzyjnie dopasowane do siebie. Mniej znaczy więcej w tym przypadku: liczba analogowych elementów elektronicznych jest zmniejszana i konsekwentnie digitalizowana.

Wyróżnia się następujące grupy błędów dla wzmacniaczy używanych do pomiaru sygnałów elektrycznych w oparciu o wielkości fizyczne, takie jak siła, ciśnienie, moment obrotowy, temperatura, napięcie i prąd: błędy związane z wartością pełnej skali i rzeczywiste błędy związane z wartością.

Błąd 1: Błędy związane z pełną skalą
Błędy generujące określony sygnał wyjściowy niezależnie od przyłożonego sygnału pomiarowego, np. wpływ temperatury na punkt zerowy (współczynnik temperatury sygnału zerowego) lub nieliniowość.

Błąd 2: Rzeczywiste błędy związane z wartością
Błędy, których wielkość jest proporcjonalna do sygnału pomiarowego zastosowanego w czasie oceny (dryft pełnej skali).

Dryft zera i liniowość
Dryft zera i liniowość mają często ogromne znaczenie. Składowa niedokładności pomiaru tego rodzaju ma określoną wartość, niezależnie od wielkości mierzonego sygnału pomiarowego.
Gdy pomiary są wykonywane w górnym zakresie pomiarowym czujnika i wzmacniacza, tj. w przypadku dużych sygnałów (sił itp.), błąd w odniesieniu do wartości pełnej skali jest bezkrytyczny, ponieważ jego względna proporcja jest mała w porównaniu z wysokim sygnałem wyjściowym.
Sytuacja wygląda zupełnie inaczej, gdy mała siła jest mierzona przy użyciu tego samego łańcucha pomiaru siły. W tym przypadku efekt błędu w stosunku do wartości pełnej skali jest znacznie większy: chociaż błąd bezwzględny jest taki sam, musi być powiązany z mniejszą siłą, która zwiększa względną proporcję. Zilustrowano to na diagramie.
Liniowość i zależność punktu zerowego od temperatury (dryft zera) to główne wpływy błędu w odniesieniu do pełnej skali. Każda poprawa tych znamionowych parametrów wyjściowych umożliwia wykorzystanie wzmacniacza - przy założeniu podanych wymagań dokładnościowych - dla mniejszych sygnałów.
Błędy związane z błędem pełnej skali (dryft pełnej skali) określają zakres pomiarowy, w którym można zastosować łańcuch pomiarowy. Małe błędy w stosunku do pełnej skali zwiększają możliwość pomiaru w zakresie obciążenia częściowego.
Błędy w stosunku do wartości rzeczywistej zawsze odnoszą skutek w stosunku do aktualnie mierzonego sygnału pomiarowego. Kiedy mierzone są małe sygnały, efekt tych wielkości błędu jest zatem niewielki.
Na przykład: gdy wzmacniacz jest używany w 5% jego zakresu pomiarowego, błąd spowodowany liniowością i / lub dryftem zerowym w stosunku do zastosowanego sygnału pomiarowego wynosi tylko 0,2% (błąd 0,01% pełnej skali w odniesieniu do 5% wartości zakresu pomiarowego). Dzięki tym właściwościom wzmacniacz ClipX otwiera nowe pola zastosowań, które wcześniej były możliwe tylko przy użyciu skomplikowanej i kosztownej technologii pomiarowej. Ten rozszerzony zakres pomiarów i aplikacji zapewnia korzyści użytkownikom i pozwala zaoszczędzić koszty związane z inżynierią zakładu i budową maszyn.

Zapobiegaj przed zniekształceniami wyniku pomiaru przez zakłócenia elektromagnetyczne (EMI)
Błąd 3: zakłócenia elektromagnetyczne
Cyfrowe łańcuchy pomiarowe są wykorzystywane w praktycznych zastosowaniach w środowisku przemysłowym. Działają one obok dużych silników, generatorów i falowników, które generują potężne pola elektromagnetyczne i elektrostatyczne oraz zakłócenia. Te zakłócenia mają bezpośredni wpływ na wzmacniacze i muszą być traktowane jako błędy związane z wartością pełnej skali, co jest szczególnie istotne.
Z tego powodu wzmacniacze muszą być wyposażone w odpowiednie elementy tłumiące zakłócenia, aby zapewnić zachowanie dokładności pomiaru nawet w przypadku awarii. Właściwości te powinny zawsze być udokumentowane w specyfikacjach przemysłowych wzmacniaczy pomiarowych, tak jak to czyni HBM dla wszystkich swoich urządzeń.

Wydajna produkcja dzięki precyzji
Oprócz rozszerzonego zakresu zastosowania, precyzyjne wzmacniacze przemysłowe mają również pozytywny wpływ na opłacalność procesów produkcyjnych.
Należy ocenić dokładność pomiaru łańcucha pomiarowego, aby móc ocenić proces. Aby przeprowadzić ocenę typu dobry / zły, komponenty mogą być ocenione jako OK tylko wtedy, gdy mieszczą się w zakresie wartości zadanej, pomniejszonym o tolerancję pomiaru.
Łatwo zauważyć, że liczba części, które mogą być tolerowane, wzrasta wraz ze wzrostem dokładności pomiaru. Innymi słowy: liczba części OK zależy w dużym stopniu od dokładności pomiaru łańcucha pomiarowego.

Zwiększona wydajność dzięki ClipX, optymalna wydajność dzięki precyzyjnym wynikom pomiarów

Większa dokładność umożliwia dokładniejszy pomiar tolerancji produkcyjnych.
Komponenty są precyzyjnie testowane i wytwarzane z niezbędną tolerancją.
Odpady są zmniejszane, zasoby są oszczędzane, a zyski maksymalizowane.

Otwieranie nowych pól zastosowań dzięki dokładnym wynikom pomiarów
Dzisiejsza technologia pomiarowa działa precyzyjniej niż zaledwie kilka lat temu i stała się bardziej dostosowana do przemysłu. Otwiera to nowe pola zastosowań w kontroli procesów przemysłowych.

Pole 1: Konwencjonalne monitorowanie produkcji
Wysokiej jakości produkty są produkowane dzięki większej precyzji. Błędy są wykrywane nieco wcześniej i można uniknąć odrzutów. Dzięki cyfryzacji, która wymaga użycia nowoczesnych interfejsów sieciowych i zarządzania wszystkimi parametrami łańcucha pomiarowego w zestawach parametrów, które mogą być implementowane w ciągu milisekund, możliwa jest elastyczna implementacja od małych rozmiarów partii do masowej produkcji.

Pole 2: Aplikacje w produkcji stanowisk testowych
Obejmuje to stanowiska testowe stosowane w sektorze motoryzacyjnym, lotniczym i energetycznym. Komponenty i części w tych obszarach, na przykład silniki, są ciągle ulepszane i optymalizowane pod względem kosztów. Zwiększona dokładność pomiaru i cyfryzacja w tych obszarach umożliwiły rozwój bardziej wydajnych maszyn i systemów.

Pole 3: stanowiska testowe do testowania materiałów na końcu linii
Skupiamy się tutaj na testowaniu i optymalizacji komponentów. Lżejsze, szybsze, bardziej odporne i oszczędzające zasoby komponenty są testowane w celu zapewnienia niezawodnego działania. Testy te przeprowadza się w linii (podczas produkcji) lub na jej końcu (EOL skrót: End Of Line, po zakończeniu produkcji). Szybsze i bardziej niezawodne procesy umożliwiają również 100% kontrolę jakości.

Wniosek
Istnieje szereg błędów dokładności w przetwarzaniu sygnału, które można zmniejszyć za pomocą nowoczesnych przyrządów pomiarowych. Im wyższa klasa dokładności kondycjonera sygnału i dopasowanego czujnika, tym wyższa wydajność lub jakość produktów i procesów.
W przyszłości wydajna produkcja lub rozwój bez precyzyjnej technologii pomiarowej nie będzie już możliwy. Obecnie HBM oferuje już odpowiednie czujniki i technologię pomiarową, aby być przygotowanym na przyszłe wymagania. Skontaktuj się z nami, aby wspólnie znaleźć odpowiednie rozwiązanie dla Twojej produkcji.