什么是传感器校准-定义及其应用

我们使用不同的系统和类型的设备来测量各种物理量。测量的准确性取决于多种因素。用于测量的设备在较高温度、高湿气或湿度条件下使用时，可能会失去精度，遭受退化，受到外部冲击等......这可以作为测量误差进行观察。为解决此错误并对设备校准方法进行必要的更改。今天，传感器被用于进行各种测量。有传感器来测量温度、颜色、湿度等……传感器校准对于消除传感器测量中的误差起着至关重要的作用。

什么是传感器校准？

传感器是电子设备。他们对工作环境的变化很敏感。传感器工作环境中不希望的和突然的变化会产生不希望的输出值。因此，预期输出不同于测量输出。预期输出和测量输出之间的这种比较称为传感器校准。

传感器校准在提高传感器性能方面起着至关重要的作用。它用于测量由传感器引起的结构误差。传感器的期望值与测量值之间的差异称为结构误差。

工作原理

传感器校准有助于提高传感器的性能和准确性。有两个众所周知的过程，其中传感器校准由工业完成。在第一种方法中，公司将内部校准过程添加到他们的制造单元中，以执行传感器的单独校准。在这里，该公司还在其传感器输出校正设计中添加了必要的硬件。通过此过程，可以更改传感器校准以匹配特定应用的要求。但是这个过程增加了上市时间。

作为这种内部校准过程的替代方案，几家制造公司提供了带有高质量汽车级 MEMS 传感器的传感器封装以及完整的系统级校准。在这个过程中，这些公司包括一个板载数字电路和软件，以帮助设计人员改进传感器的功能和性能。为了减少产品设计时间和组件数量，包括电压调节和模拟信号滤波技术等数字电路。为了提高整体性能和功能，板载处理器配备了复杂的传感器融合算法。一些复杂的板载信号处理算法还有助于缩短制造时间，从而加快产品上市速度。

标准参考方法

这里将传感器输出与标准物理参考进行比较，以了解某些传感器的误差。 传感器校准示例 是尺子和米尺，对于温度传感器-100C的沸水，水的三点，对于加速度计-“地球表面的重力是恒定的1G”。

校准方法

传感器使用了三种标准校准方法。他们是——

• 单点校准。
• 两点校准。
• 多点曲线拟合。

在了解这些方法之前，我们必须了解特征曲线的概念。每个传感器都有一个特性曲线，显示传感器对给定输入值的响应。在标定过程中，将传感器的该特性曲线与其理想的线性响应进行比较。

一些与特性曲线一起使用的术语是-

• 偏移 - 该值告诉我们传感器输出是高于还是低于理想的线性响应。
• 灵敏度或斜率——这给出了传感器输出的变化率。斜率差异表明传感器输出的变化速率与理想响应不同。
• 线性 - 并非所有传感器在给定的测量范围内都具有线性特性曲线。

单点校准用于在仅需要精确测量单个电平且传感器为线性时校正传感器偏移误差。温度传感器通常是一点校准的。

两点校准用于校正斜率和偏移误差。这种校准用于当我们知道传感器输出在测量范围内是合理线性的情况下。这里需要两个参考值——参考High，参考Low。

多点曲线拟合用于在测量范围内不是线性的并且需要一些曲线拟合以获得准确测量值的传感器。热电偶在极热或极冷条件下使用时，通常进行多点曲线拟合。

对于以上所有的标定过程，绘制了传感器的特性曲线并与线性响应进行比较，误差已知。

传感器校准的应用

Sensor Calibration 简单来说可以定义为期望输出和测量输出之间的比较。这些错误可能由各种原因引起。在传感器中看到的一些错误是由于不正确的零参考引起的错误，由于传感器范围偏移引起的错误，由于机械损坏引起的错误等......校准与调整不同。

校准过程包括将 DUT——“被测设备”置于传感器惯性输入激励已知的配置中，这有助于我们确定测量中的实际误差。

校准过程帮助我们确定以下结果-

• DUT 上没有发现错误。
• 已记录错误且未进行任何调整。
• 进行调整以消除错误，并将错误纠正到所需水平。

用于传感器校准传感器模型。传感器校准应用于控制系统以监控和调整控制过程。自动系统还应用 te 传感器校准以获得无错误的结果。

传感器校准的使用

校准过程用于提高系统的性能和功能。它有助于减少系统中的错误。校准后的传感器可提供准确的结果，可用作比较的参考读数。

随着嵌入式技术的增加和传感器的小型化，许多传感器集成在单个芯片上。一个传感器中未检测到的错误可能会导致整个系统降级。校准传感器以获得自动化系统的准确性能非常重要。温度传感器校准使用的标准参考是什么？