عمل يك ترانسديوسر، تبديل يك كميت فيزيكي به يك سيگنال الكتريكي مي باشد. معمول ترين كميت هاي اندازه گيري شده توسط ترانسديوسر ها، موقعيت، نيرو، سرعت، شتاب، فشار ، سطح، جريان مايعات و درجه حرارت هستند . خروجي ترانسديوسر ها معمولاً ممكن است ، ولتاژ، جريان، مقاومت، ظرفيت خازني و يا فركانس باشد. اينكه خروجي ترانسديوسر در پاسخ به يك تغيير در پارامتر فيزيكي ورودي اش با چه نزديكي و با چه سرعتي تغيير مي كند. كليد اصلي مو فقيت در كنترل سيستم ها مي باشد . كارائي حسگر ها و ترانسد يوسرها، بوسيله توليد كننده هاي آنها بصورت دو دسته مشخصه اعلام ، تعريف و گارانتي مي شوند.
مشخصه هاي كارآئي استاتيكي، تعريف رابطه حالت پايدار بين پارامتر فيزيكي در ورودي و خروجي الكتريكي هستند. دقت ( Accuracy ) حساسيت و يا قدرت تشخيص و تفكيك (Precision،Resolution ) قابليت تكرار پذيري ، ( Repeatability )، خطي بودن ( Linearity ) و پسماند ( Hysteresis ) همگي مشخصه هاي استاتيكي هستند.
مشخصه هاي كارآئي ديناميكي ، تعريفي از اين موضوع هستند كه خروجي با چه سرعتي در پاسخ به تغييرات در ورودي عكس العمل و يا پاسخ نشان ميدهد. زمان جهش ،( Rise Time ) ثابت زماني ( Time Constant ) زمان مرده ( Dead Time ) پاسخ فركانسي ، ( Frequency Response ) و پارامتر هاي درجه دوم شامل ميرايي ، فركانس رزونانس، زمان قرار (Settling time) و درصد اورشوت و .... همگي مشخصه هاي ديناميكي هستند و براي تشريح كارآئي ديناميكي مبدلها مورد استفاده قرار ميگيرند.
• مشخصه هاي استاتيكي
براي تعيين مشخصه هاي استاتيكي يك ترانسديوسر، عمليات تنظيم ( Calibration ) انجام ميشود . اين آزمايشي است كه براي انجام آن ، مقادير معلوم و اندازه گيري شده اي به ترانسديوسر اعمال و خروجي هاي مرتبط با آنها، در يك جدول يا در يك نمودار ثبت مي شوند. معمولاٌ ، عمليات تنظيم ، توسط واحد كنترل كيفيت و بر روي تعدادي نمونه از ترانسديوسرهاي توليد شده انجام ميگيرد. دو نكته ديگر هم وجود دارند، كه بايستي در خصوص تنظيم دستگاه رعايت شوند.
• از صحت ورودي اعمال شده بايستي اطمينان داشته باشيم . معمولاً اين بدان معني است كه خود ورودي كالي بره ش ده است و مدار كي دال بر اينكه مقدار آن با استاندارد تعيين شده توسط اداره بين المللي استاندارد همخواني دارد، موجود باشد.
• تا زماني كه دقيقاً مشخص شده باشد كه عمليات تنظيم ، مربوط به تعيين مشخصات استاتيكي است . پس از اعمال كميت به ورودي، بايستي پس از ثابت شد ن هرگونه تغييرات در خروجي آنرا ثبت نمود. بعبارت ديگر زمانيكه خروجي بطور كامل به تغيير در كميت ورودي پاسخ داد و پايدار شد ،بايستي مقدار خروجي ثبت بشود.
دقت : ( Accuracy ) :
يكي از مشخصه هاي استاتيكي است كه، بيشتر از ديگر مشخصه ها مورد استفاده درست و نادرست قرار مي گيرد. عملاً دقت بصورت درصد خطا مشخص مي شود. خطا اختلاف بين مقدار صحيح ( درست ) خروجي ترانسديوسر و مقدار خروجي عملي آن است ؛ اما معمولاٌ دقت بصورت درصد خطا تعريف مي شود. سوال مهم اين است كه ، درصد چه چيزي؟ . براي جواب به اين سئوال سه پاسخ مختلف وجود دارد.
دقت ممكن است بصورت درصدي از مقياس كامل خروجي ،( %FSO ) بصورت درصدي ازمقدار خوانده شده ( Measured Value ) ويا بصورت خطاي مطلق ( Absolute Error ) بيان شود.
صحت ( Percision ) حساسيت و يا قدرت تفكيك پذيري( Resolution ):
كوچكترين تغيير در ورودي ترا نسد يوسر است كه باعث تغيير در خروجي مي شود . اين مقدار ب ه شما مي گويد كه تا چه اندازه نزديك مي توانيد ورودي را اندازه گيري كنيد.اينكودر نوري شكل زير داراي چهار سوراخ است . هر زمان محور 1/4 دور بچرخد پرتو نور براي مدت كوتاهي به گيرنده نوري تابيده مي شود . اين موضوع توليد يك پالس مي كند ، كه مي تواند شمرده شود . تعداد پالس هاي شمارش شده، معين كننده مقداري است كه محور چرخيده است . در اين نمايش ساده قبل از آنكه خروجي ( مقداري كه نمايش داده مي شود ) يك شماره عوض شود، محور بايستي 90 درجه بچرخد. بنابراين اين اينكودر داراي يك رزولوشن 90 درجه است. اينكودرهاي نوري صنعتي 100 تا 1000 پالس در هر دو ر چرخش توليد مي كنند.
مشخصه هاي كارآئي استاتيكي، تعريف رابطه حالت پايدار بين پارامتر فيزيكي در ورودي و خروجي الكتريكي هستند. دقت ( Accuracy ) حساسيت و يا قدرت تشخيص و تفكيك (Precision،Resolution ) قابليت تكرار پذيري ، ( Repeatability )، خطي بودن ( Linearity ) و پسماند ( Hysteresis ) همگي مشخصه هاي استاتيكي هستند.
مشخصه هاي كارآئي ديناميكي ، تعريفي از اين موضوع هستند كه خروجي با چه سرعتي در پاسخ به تغييرات در ورودي عكس العمل و يا پاسخ نشان ميدهد. زمان جهش ،( Rise Time ) ثابت زماني ( Time Constant ) زمان مرده ( Dead Time ) پاسخ فركانسي ، ( Frequency Response ) و پارامتر هاي درجه دوم شامل ميرايي ، فركانس رزونانس، زمان قرار (Settling time) و درصد اورشوت و .... همگي مشخصه هاي ديناميكي هستند و براي تشريح كارآئي ديناميكي مبدلها مورد استفاده قرار ميگيرند.
• مشخصه هاي استاتيكي
براي تعيين مشخصه هاي استاتيكي يك ترانسديوسر، عمليات تنظيم ( Calibration ) انجام ميشود . اين آزمايشي است كه براي انجام آن ، مقادير معلوم و اندازه گيري شده اي به ترانسديوسر اعمال و خروجي هاي مرتبط با آنها، در يك جدول يا در يك نمودار ثبت مي شوند. معمولاٌ ، عمليات تنظيم ، توسط واحد كنترل كيفيت و بر روي تعدادي نمونه از ترانسديوسرهاي توليد شده انجام ميگيرد. دو نكته ديگر هم وجود دارند، كه بايستي در خصوص تنظيم دستگاه رعايت شوند.
• از صحت ورودي اعمال شده بايستي اطمينان داشته باشيم . معمولاً اين بدان معني است كه خود ورودي كالي بره ش ده است و مدار كي دال بر اينكه مقدار آن با استاندارد تعيين شده توسط اداره بين المللي استاندارد همخواني دارد، موجود باشد.
• تا زماني كه دقيقاً مشخص شده باشد كه عمليات تنظيم ، مربوط به تعيين مشخصات استاتيكي است . پس از اعمال كميت به ورودي، بايستي پس از ثابت شد ن هرگونه تغييرات در خروجي آنرا ثبت نمود. بعبارت ديگر زمانيكه خروجي بطور كامل به تغيير در كميت ورودي پاسخ داد و پايدار شد ،بايستي مقدار خروجي ثبت بشود.
دقت : ( Accuracy ) :
يكي از مشخصه هاي استاتيكي است كه، بيشتر از ديگر مشخصه ها مورد استفاده درست و نادرست قرار مي گيرد. عملاً دقت بصورت درصد خطا مشخص مي شود. خطا اختلاف بين مقدار صحيح ( درست ) خروجي ترانسديوسر و مقدار خروجي عملي آن است ؛ اما معمولاٌ دقت بصورت درصد خطا تعريف مي شود. سوال مهم اين است كه ، درصد چه چيزي؟ . براي جواب به اين سئوال سه پاسخ مختلف وجود دارد.
دقت ممكن است بصورت درصدي از مقياس كامل خروجي ،( %FSO ) بصورت درصدي ازمقدار خوانده شده ( Measured Value ) ويا بصورت خطاي مطلق ( Absolute Error ) بيان شود.
صحت ( Percision ) حساسيت و يا قدرت تفكيك پذيري( Resolution ):
كوچكترين تغيير در ورودي ترا نسد يوسر است كه باعث تغيير در خروجي مي شود . اين مقدار ب ه شما مي گويد كه تا چه اندازه نزديك مي توانيد ورودي را اندازه گيري كنيد.اينكودر نوري شكل زير داراي چهار سوراخ است . هر زمان محور 1/4 دور بچرخد پرتو نور براي مدت كوتاهي به گيرنده نوري تابيده مي شود . اين موضوع توليد يك پالس مي كند ، كه مي تواند شمرده شود . تعداد پالس هاي شمارش شده، معين كننده مقداري است كه محور چرخيده است . در اين نمايش ساده قبل از آنكه خروجي ( مقداري كه نمايش داده مي شود ) يك شماره عوض شود، محور بايستي 90 درجه بچرخد. بنابراين اين اينكودر داراي يك رزولوشن 90 درجه است. اينكودرهاي نوري صنعتي 100 تا 1000 پالس در هر دو ر چرخش توليد مي كنند.
اينكودر نوري ساده
از كامپيوتر در كنترل فرايندهاي صنعتي بطور وسيعي استفاده مي شود. تعداد بيت هاي تو ليد شده بوسيله يك مبدل آنالوگ به ديجيتال ( A/D ) تعيين كننده قدرت تفكيك نهائي اندازه گيري به عمل آمده مي باشد. قدرت تفكيك يك مبدل آنالوگ به ديجيتال مساويست با Resolution = 1/2n كه در آن n تعداد بيت هاي يك عدد باينري است . بنابراين يك مبدل 8 بيتي مي تواند قدرت تشخيص يك در 28 يا 256 داشته باشد . يك مبدل 10 بيتي مي تواند يك سيگنال آنالوگ را به 1024 تقسيم كند . به همين ترتيب يك مبدل 12 بيتي، قدرت تفكيك برابر با 4096 دارد.
تكرار پذيري ( Repeatability):
نشان دهنده اين است كه تا چه اندازه مقدار خروجي يك ترانسديوسر،در پاسخ به چندين بار اعمال يك ورودي تغيير مي كند و در واقع به مقدار اصلي خود بر مي گردد .
هيسترزيس Hysteresis:
نشانه اي از قابليت تكرار خروجي ترانسديوسر است . ممكن است ورودي در روند افزايشي، خروجي متفاوتي نسبت به وقتيكه ورودي روند كاهشي را طي مي كند توليد كنند . به همين دليل دو سري عمليات تنظيم كردن انجام مي شوند؛ يكي براي حالت افزايشي و ديگري براي حالت كاهشي.
خاصيت خطي بودن ( Linearity):
سه روش معمول براي تعيين خاصيت خطي بود ن عبارتند از : خطي بودن نقاط انتهائي ، خطي بودن خطوط مستقيم غير وابسته و روش كمترين مربعات ( كه بهترين تشابه و يا خطي سازي حدي نيز خوانده مي شوند ). براي حالت خطي بودن نقاط انتهائي ، يك خط مستقيم بين دو نقطه انتهائي منحني كاليبراسيون رسم مي كنيم. اگر از مقادير تئوري صفر و درجه بندي كامل ورودي و خروجي استفاده شود، عدد نتيجه شكل خطي تئوري ناميده مي شود.
• مشخصات ديناميكي
تمام مشخصه هائي كه در قسمت قبل ارائه شدند مشخصه هاي استاتيكي بودند . ورودي به ترانسديوسر اعمال شده اجازه داده مي شد تا سيستم پاسخ داده و پايدار شود و سپس خروجي اندازه گيري مي شد. در حقيقت، اگر ترانسديوسر وقتي كه مقادير را ثبت مي كنيم پاسخ كامل نداده باشد، داده هاي اشتباهي بدست خواهند آمد . هر چند ، به ندرت ترانسديوسر ها در يك وضعيت استاتيك مورد استفاده قرار مي گيرند . هدف از استفاده از ترانسديوسر آن است كه تغييرات ورودي اش را احساس نموده و آنها را به كنتر ل كننده اي كه كارائي سيستم را كنترل مي كند تحويل دهد . بنابراين اينكه ترانسديوسر با چه سرعتي به تغييرات ورودي اش پاسخ مي دهد، اهميت دارد. به اين مشخصه ها پاسخ هاي ديناميكي گفته مي شود.عملكرد ديناميكي يك ترانسديوسر را مي توان به دو طريق تشري ح نمود. پاسخ ترانسديوسر به تغيير پله در
وردي اش، بوسيله زمان جهش، ثابت زماني، و زمان مرده تعريف مي شود.اگر ترانسديوسر داراي مشخصه اي از نوع درجه دوم باشد، ضريب ميرايي ، فركانس رزونانس و زمان پا سخ يا درصد جهش ممكن است داده شوند. نوع دوم مشخصه هاي ديناميكي بصورت پاسخ ترانسديوسر به ورودي سينوسي تعريف مي شود. ممكن است منحني پاسخ فركانس و فركانس قطع بالا مشخص بشوند.
تكرار پذيري ( Repeatability):
نشان دهنده اين است كه تا چه اندازه مقدار خروجي يك ترانسديوسر،در پاسخ به چندين بار اعمال يك ورودي تغيير مي كند و در واقع به مقدار اصلي خود بر مي گردد .
هيسترزيس Hysteresis:
نشانه اي از قابليت تكرار خروجي ترانسديوسر است . ممكن است ورودي در روند افزايشي، خروجي متفاوتي نسبت به وقتيكه ورودي روند كاهشي را طي مي كند توليد كنند . به همين دليل دو سري عمليات تنظيم كردن انجام مي شوند؛ يكي براي حالت افزايشي و ديگري براي حالت كاهشي.
خاصيت خطي بودن ( Linearity):
سه روش معمول براي تعيين خاصيت خطي بود ن عبارتند از : خطي بودن نقاط انتهائي ، خطي بودن خطوط مستقيم غير وابسته و روش كمترين مربعات ( كه بهترين تشابه و يا خطي سازي حدي نيز خوانده مي شوند ). براي حالت خطي بودن نقاط انتهائي ، يك خط مستقيم بين دو نقطه انتهائي منحني كاليبراسيون رسم مي كنيم. اگر از مقادير تئوري صفر و درجه بندي كامل ورودي و خروجي استفاده شود، عدد نتيجه شكل خطي تئوري ناميده مي شود.
• مشخصات ديناميكي
تمام مشخصه هائي كه در قسمت قبل ارائه شدند مشخصه هاي استاتيكي بودند . ورودي به ترانسديوسر اعمال شده اجازه داده مي شد تا سيستم پاسخ داده و پايدار شود و سپس خروجي اندازه گيري مي شد. در حقيقت، اگر ترانسديوسر وقتي كه مقادير را ثبت مي كنيم پاسخ كامل نداده باشد، داده هاي اشتباهي بدست خواهند آمد . هر چند ، به ندرت ترانسديوسر ها در يك وضعيت استاتيك مورد استفاده قرار مي گيرند . هدف از استفاده از ترانسديوسر آن است كه تغييرات ورودي اش را احساس نموده و آنها را به كنتر ل كننده اي كه كارائي سيستم را كنترل مي كند تحويل دهد . بنابراين اينكه ترانسديوسر با چه سرعتي به تغييرات ورودي اش پاسخ مي دهد، اهميت دارد. به اين مشخصه ها پاسخ هاي ديناميكي گفته مي شود.عملكرد ديناميكي يك ترانسديوسر را مي توان به دو طريق تشري ح نمود. پاسخ ترانسديوسر به تغيير پله در
وردي اش، بوسيله زمان جهش، ثابت زماني، و زمان مرده تعريف مي شود.اگر ترانسديوسر داراي مشخصه اي از نوع درجه دوم باشد، ضريب ميرايي ، فركانس رزونانس و زمان پا سخ يا درصد جهش ممكن است داده شوند. نوع دوم مشخصه هاي ديناميكي بصورت پاسخ ترانسديوسر به ورودي سينوسي تعريف مي شود. ممكن است منحني پاسخ فركانس و فركانس قطع بالا مشخص بشوند.
برچسبها: مشخصه هاي ترانسديوسر
تاريخ : شنبه ششم آبان ۱۳۹۱ | 12:25 | نویسنده : علیرضا حسینی |
.: Weblog Themes By Pichak :.
