En iyi ölçüm ekipmanı bile gerçek değerden belirli bir sapma üretir. Hidrolik sistemlerde basınç ölçüm hassasiyeti konusunu anlamak için bu ölçüm doğruluğunun nasıl tanımlandığını bilmek önemlidir. Bu yazıda, farklı ölçüm sapmalarının temel ilkelerini ve bunların nasıl tanımlandığını açıklıyoruz. Birçok basınç dönüştürücü için, genel doğruluk değeri, ölçüm aralığının yüzdesi olarak ifade edilir. Genel doğruluk, aşağıdakilerin birleşik bir etkisidir:
- Doğrusal olmama
- Histerezis
- Sıfır ofset ve yayılma hatası
- Son değer sapması
Doğruluğu etkileyen bu farklı faktörler, aşağıdaki paragraflarda ayrıntılı olarak açıklanmaktadır.
Karakteristik eğri
Karakteristik eğri, giriş ve çıkış sinyali arasındaki ilişkiyi temsil eder. İdeal durumda, çıkış sinyali giriş sinyaline doğrusal olarak bağlıdır. Bu, karakteristik eğrinin düz bir çizgi olduğu anlamına gelir. Ancak durum böyle değil, karakteristik eğri ideal düz çizgiden sapıyor.
Doğruluk genellikle karakteristik eğrinin ideal çizgiden sapması olarak tanımlanır. Basınç sensörlerinin doğruluğu farklı şekilde tanımlanır. IEC 61298-2, doğruluğun Histerezis, Tekrarlanamazlık ve Doğrusal Olmayanlığı içermesi gerektiğini belirtir. Toplam ölçüm hatasını belirlemek için diğer sapmalar da dikkate alınır. Bu ölçüm hataları normalde aralığın yüzdesi olarak tanımlanır (örn. açıklığın ± %1’i). Açıklık, minimum ve maksimum sinyal değeri arasındaki fark olarak tanımlanır. Örneğin, 4-20 mA sinyal aralığı 16 mA’dır.
Maksimum ölçüm hatası
Doğruluğu tanımlamanın bir yolu, maksimum ölçüm hatasına bakmaktır. Maksimum ölçüm hatası, tanımlanmış bir sıcaklıkta ideal çizgiden karakteristik eğrinin maksimum sapmasıdır.
Doğrusal olmama
Doğrusal olmama, karakteristik eğrinin bir referans düz çizgisinden olası en büyük sapması (pozitif veya negatif) olarak adlandırılır. Referans düz çizgisini belirlemek için farklı yöntemler mevcuttur. Terminal yöntemi ve en uygun düz çizgi (BFSL) yöntemi en çok kullanılanlardır. Terminal yöntemi için referans çizgisi, karakteristik eğrinin başlangıç ve bitiş noktalarından geçer. BFSL referans çizgisi, en küçük kareler yöntemi kullanılarak belirlenir. Terminal yöntemi genellikle BSFL yönteminden iki kat daha büyük bir sapma ile sonuçlanır. Ölçüm aletlerini karşılaştırırken aynı yöntemin kullanılıp kullanılmadığını kontrol etmek önemlidir.
Histerezis
Karakteristik eğri, basınç kademeli olarak artırılarak ve ardından kademeli olarak azaltılarak kaydedilir. Kayıt, basınç artış ve azalma çizgilerinin tam olarak eşleşmediğini gösterecektir. Bu iki eğri arasındaki maksimum farka histerezis denir. Histerezis, enstrümanın malzemesinin elastik özelliklerinden ve enstrümanların kendisinin tasarımından kaynaklanır. Bu hata kullanıcı tarafından azaltılamaz. Daha düşük histerezis hatalarına ihtiyaç duyulursa üretici ile iletişime geçilmelidir.
Sıfır ofset ve yayılma hatası
Çıktının sıfır ve bitiş noktası, ideal çizginin sıfır ve bitiş noktasından farklı olabilir. Sıfır ofset hatası ve yayılma hatası, sinyalin sıfır noktası ve bitiş noktasının gerçek ve ideal değerleri arasındaki sapmalardır.
Tekrarlanamazlık
Aynı basınç değerinin ardışık ölçümleri için çıkış sinyali her zaman tam olarak aynı değildir. Bu değişkenlik veya hata, tekrarlanamazlık olarak adlandırılır. Basınç ölçüm hassasiyetini bu husus da etkiler. Sabit aynı koşullar altında (IEC 61298-2) ardışık üç ölçüm sırasındaki en büyük sapma veya daha basit olarak tanımlanır: ardışık çıkış sinyallerinin en düşük ve en büyük değeri arasındaki fark. Güvenilir bir alet veya sensör, küçük bir tekrarlanamazlığa sahip olmalıdır.
Sıcaklık hatası
Sıcaklık, çıkış sinyali üzerinde doğrudan bir etkiye sahiptir. Sıcaklık değişiklikleri, ölçüm cihazının elektroniğini etkiler. Sıcaklık artarsa iletken metallerin elektriksel direnci artarken yarı iletkenler için azalır. Ayrıca, sıcaklık arttığında çoğu malzeme genişleyecektir.
Karşı önlemler
Sıcaklık hatasını en aza indirmek için üreticiler termal özellikleri dengeler. Bu kompanzasyon doğrudan sensör üzerinde veya elektronik olarak yapılır. Sıcaklık hatası tamamen ortadan kaldırılamaz. Artık hata, genel olarak, bir referans sıcaklığa göre tanımlanmış bir sıcaklık aralığı için tam aralığın yüzdesi olarak ifade edilir.
Sıcaklık histerezisi
Sıcaklık hatasına ek olarak sıcaklık histerezisi de vardır. Sıcaklık histerezisi normal histerezise benzer, ancak burada basınç değişiklikleri yerine sıcaklık artışı ve düşüşünden kaynaklanır.
Uzun vadeli sürüklenme
Bir ölçüm cihazının karakteristik eğrisi, hizmet ömrü boyunca sabit değildir. Karakteristikler, mekanik ve termal etkiler nedeniyle zamanla değişecektir. Uzun bir süre boyunca karakteristiklerin bu yavaş değişimine uzun vadeli sürüklenme denir. Uzun vadeli sapma test edilerek belirlenir. Farklı üreticiler farklı test prosedürleri kullandığından, uzun vadeli drift bilgileri karşılaştırılmamalıdır. Testler referans koşullar kullanılarak gerçekleştirilir. Bu, çalışma koşulları referans koşullardan farklıysa önemli farklılıklara neden olabilir.
