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Interpretar correctamente los valores de precisión para sensores de presión

Interpretar correctamente los valores de precisión para sensores de presión

En la búsqueda de un transmisor de presión adecuado, varios factores influirán. Mientras que algunas aplicaciones requieren un rango de presión particularmente amplio o una estabilidad térmica prolongada, para otras la precisión es decisiva. El término “precisión”, sin embargo, no está definido por estándares. Le ofrecemos una descripción general de los distintos valores.

Aunque la “precisión” no es una norma definida, se puede verificar a partir de valores relevantes para la precisión, ya que estos se definen en todos los estándares. Sin embargo, la forma en que se especifican estos valores relevantes para la precisión en las hojas de datos de varios fabricantes depende totalmente de ellos. Para los usuarios, esto complica la comparación entre diferentes fabricantes. Por lo tanto, todo se reduce a cómo se presenta la precisión en las hojas de datos y cómo interpretar estos datos correctamente. Un error del 0,5%, después de todo, puede ser tan preciso como el 0,1%; es solo una cuestión del método adoptado para determinar esa precisión.

Valores de precisión para transmisores de presión: descripción general

El valor de precisión más ampliamente aplicado es la no linealidad . Esto representa la mayor desviación posible de la curva característica de una línea de referencia dada. Para determinar esto último, hay tres métodos disponibles: Ajuste del punto final, Mejor ajuste en línea recta (BFSL) y Mejor ajuste hasta cero. Todos estos métodos conducen a resultados diferentes.

El método más fácil de entender es el ajuste del punto final. En este caso, la línea de referencia pasa por el punto inicial y final de la curva característica. El ajuste BSFL, por otro lado, es el método que da como resultado los valores de error más pequeños. Aquí la línea de referencia se posiciona de manera que las desviaciones máximas positivas y negativas sean iguales en grado.

El método Best Fit Through Zero, en términos de resultados, se sitúa entre los otros dos métodos. Por lo general, se debe consultar directamente cuál de estos métodos aplican los fabricantes, ya que esta información a menudo no se indica en las hojas de datos. En STS, generalmente se adopta la curva característica de acuerdo con el ajuste Best Fit Through Zero.

Los tres métodos en comparación:

El error de medición es el valor más fácil de entender para los usuarios con respecto a la precisión de un sensor, ya que se puede leer directamente de la curva característica y también contiene los factores de error relevantes a temperatura ambiente (no linealidad, histéresis, no repetibilidad, etc.). El error de medición describe la mayor desviación entre la curva característica real y la línea recta ideal. Dado que el error de medición devuelve un valor mayor que la no linealidad, los fabricantes no suelen especificarlo en las hojas de datos.

Otro valor de precisión también aplicado es la precisión típica . Dado que los dispositivos de medición individuales no son idénticos entre sí, los fabricantes establecen un valor máximo que no se superará. Por lo tanto, no todos los dispositivos lograrán la “precisión típica” subyacente. Sin embargo, se puede suponer que la distribución de estos dispositivos corresponde a 1 sigma de la distribución gaussiana (es decir, alrededor de dos tercios). Esto también implica que un lote de sensores es más preciso de lo indicado y otro lote es menos preciso (aunque no se excederá un valor máximo particular).

Por paradójico que parezca, los valores de precisión en realidad pueden variar en precisión. En la práctica, esto significa que un sensor de presión con un error del 0,5% en la no linealidad máxima según el ajuste del punto final es exactamente tan preciso como un sensor con un error del 0,1% de no linealidad típica según el ajuste BSFL.

Error de temperatura

Los valores de precisión de no linealidad, precisión típica y error de medición se refieren al comportamiento del sensor de presión a una temperatura de referencia, que suele ser de 25 ° C. Por supuesto, también hay aplicaciones donde pueden ocurrir temperaturas muy bajas o muy altas. Debido a que las condiciones térmicas influyen en la precisión del sensor, el error de temperatura debe incluirse adicionalmente. Puede encontrar más información sobre las características térmicas de los sensores de presión piezorresistivos aquí .

Precisión en el tiempo: estabilidad a largo plazo

Las entradas de precisión en las hojas de datos del producto proporcionan información sobre el instrumento al final de su proceso de producción. A partir de este momento, la precisión del dispositivo puede verse alterada. Esto es completamente normal. Las alteraciones a lo largo de la vida útil del sensor se suelen especificar como estabilidad a largo plazo. Aquí también, los datos se refieren a condiciones de laboratorio o de referencia. Esto significa que, incluso en pruebas exhaustivas en condiciones de laboratorio, la estabilidad a largo plazo declarada no se puede cuantificar con precisión para las condiciones reales de funcionamiento. Es necesario considerar varios factores: Las condiciones térmicas, las vibraciones o las presiones reales que se deben soportar influyen en la precisión durante la vida útil del producto.

Es por eso que recomendamos probar los sensores de presión una vez al año para verificar el cumplimiento de sus especificaciones. Es fundamental comprobar las variaciones del dispositivo en términos de precisión. Con este fin, normalmente es suficiente verificar el punto cero para ver si hay cambios mientras se encuentra en un estado sin presión. Si esto es mayor que las especificaciones del fabricante, es probable que la unidad esté defectuosa.

La precisión de un sensor de presión puede verse influenciada por una variedad de factores. Por lo tanto, se aconseja consultar previamente a los fabricantes: ¿En qué condiciones se debe utilizar el transmisor de presión? ¿Qué posibles fuentes de error pueden ocurrir? ¿Cómo se puede integrar mejor el instrumento en la aplicación? ¿Cómo se calculó la precisión especificada en la hoja de datos? De esta manera, en última instancia, puede asegurarse de que usted, como usuario, reciba el transmisor de presión que satisfaga de manera óptima sus requisitos en términos de precisión.

Curva característica, histéresis, error de medición: terminología en tecnología de medición de presión

Curva característica, histéresis, error de medición: terminología en tecnología de medición de presión

Las primeras fuentes de datos para los usuarios de la tecnología de medición de presión son a menudo las hojas de datos suministradas por los fabricantes. Aquí suelen ser de particular interés los datos de precisión. En este contexto, aparecen una gran cantidad de términos cuya comprensión es de gran importancia en la valoración de ese instrumento de medida en particular.

Sobre el tema de la precisión , se puede afirmar fundamentalmente que el término en sí no está sujeto a ningún estándar definido. Sin embargo, este no es el caso de la terminología que surge en asociación con las especificaciones de precisión, incluida la curva característica, histéresis, no linealidad, no repetibilidad y error de medición. A continuación, explicaremos brevemente estos términos.

Curva característica

La curva característica indica la dependencia de la señal de salida (valor medido) de la señal de entrada (presión). En el escenario ideal, la curva característica será una línea recta.

No linealidad

La mayor desviación (positiva o negativa) de la curva característica de una línea de referencia se describe como no linealidad. La línea de referencia en sí se puede determinar mediante tres métodos diferentes : ajuste del punto final, línea recta de mejor ajuste (BFSL) y mejor ajuste hasta cero. Cada uno de estos métodos llega a resultados diferentes, siendo el ajuste del punto límite el método más utilizado en Europa. Aquí, la línea de referencia pasa por el punto inicial y final de la curva característica.

Error de medición

El error de medición, o desviación de medición, describe el cambio del valor mostrado del valor “correcto”. Este valor “correcto” es ideal, que en la práctica sólo se puede alcanzar con un dispositivo de medición de alta precisión en condiciones de referencia, como un patrón primario que se utilizaría en la calibración. El error de medición se expresa como un error absoluto o relativo. El error absoluto se muestra en las mismas unidades que el valor medido, mientras que el error relativo se refiere al valor correcto y permanece libre de unidades.

Errores de tramo y punto cero

En la producción de sensores, existen desviaciones del dispositivo de referencia (estándar). Las desviaciones de medición en los puntos inicial y final del rango de medición se denominan errores de punto cero y rango. Este último se relaciona con la diferencia entre los dos valores. El error de punto cero es la diferencia entre el punto cero ideal de la línea característica objetivo y el valor de salida real de la curva característica real.

El usuario puede leer fácilmente el error de punto cero en un estado sin presión. Para eliminarlo, el usuario debe ingresarlo como una compensación en la unidad de evaluación. La eliminación del error de rango es algo más difícil, ya que la presión al final del rango de medición debe aproximarse con precisión.

Histéresis

El valor medido mostrado depende no solo de la variable de entrada (aquí, presión), sino también de los valores medidos previamente a partir de la variable de entrada.

Si la curva característica del dispositivo de medición se registra con presión continuamente creciente y luego se compara con la curva característica a presión continuamente decreciente, se nota que las señales de salida, a pesar de presiones idénticas, no son exactamente idénticas. La desviación máxima entre estas dos curvas características se denomina histéresis y se expresa como un porcentaje de la escala completa (% FS).

No repetibilidad

Incluso cuando se miden en condiciones idénticas, los transmisores de presión electrónicos están sujetos a influencias estocásticas, por lo que la señal de salida no es idéntica a los mismos valores de presión en mediciones sucesivas. La mayor desviación en tres mediciones sucesivas tomadas desde la misma dirección de aproximación se expresa así como no repetibilidad. Un dispositivo de medición de presión confiable es reconocido por los usuarios por su no repetibilidad más baja posible.

De manera similar a la histéresis, la no repetibilidad no se puede compensar.

Error de temperatura

Los cambios de temperatura afectan directamente las características de un sensor de presión . La resistencia eléctrica de los semiconductores, tal como se utilizan en los transmisores de presión piezorresistivos, disminuye con el aumento de la temperatura, por ejemplo. Por lo tanto, los fabricantes optimizan sus productos mediante una característica térmica equilibrada. Los errores relacionados con la temperatura se compensan directamente en el sensor o se realizan electrónicamente. Algunos dispositivos también tienen un sensor de temperatura que compensa directamente estos errores relacionados con la temperatura. De todos modos, errores como este solo se pueden minimizar pero no eliminar por completo. Algunos fabricantes indican este error de temperatura residual como un coeficiente de temperatura.

Presión de sobrecarga – Sobrepresión

Los límites de error especificados se superan en el rango de sobrecarga. Sin embargo, el transmisor de presión no sufre daños duraderos.

Presión de rotura

La presión de ruptura indica la presión a la que se produce la deformación del transductor de presión, donde se daña mecánicamente.

Estabilidad a largo plazo

Las influencias externas afectan al instrumento de medición. Por esta razón, la curva característica no permanece constante durante años de uso. La estabilidad a largo plazo (también deriva a largo plazo) la determinan los fabricantes en condiciones de laboratorio y se enumeran en las hojas de datos como un porcentaje de la escala total por año.

Sin embargo, las condiciones de funcionamiento reales del dispositivo pueden diferir significativamente de las condiciones de prueba. Los procedimientos de prueba entre fabricantes también pueden variar ampliamente, lo que dificulta aún más la comparación de los datos. En general, se recomienda que el transductor de presión se calibre a intervalos regulares y, si es necesario, se ajuste.

Precisión: No conformidad de una curva

Como se mencionó al principio, la “ precisión ” no es un valor fijo. Otro término que se utiliza ocasionalmente para referirse a la precisión es la no conformidad de una curva. Describe el error total máximo según IEC 770 y comprende la desviación de linealidad y la histéresis, así como la no repetibilidad. Por lo tanto, es la desviación de la línea característica ideal en el valor final del rango de medición y se expresa como un porcentaje.

Descargue la infografía STS gratuita sobre el error total aquí:

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