電渦流傳感器的非線性度指標是一個非常重要的指標,對指標的具體含義沒有弄懂弄透,尤其是對指標計算公式的具體代入方法沒有形成理論依據。這將導致以下問題:
1、無法真實地評判傳感器性能。
2、在與同類其它廠家傳感器對比時,無法真實比較。
3、由于指標計算公式的代入方法沒弄清,可能導致試驗測試方法存在問題。
鑒于此我對渦流傳感器的重要指標進行了梳理,以便形成檢測(測試)依據,同時也便于將來和其它同類產品進行對比。
一、最小二乘法
同濟大學應用數學系主編的《高等數學第五版》第八章第十二節詳細的講解了最小二乘法。
簡單概括,最小二乘法就是從兩個變量和的實驗數據中,找出代表兩個變量函數關系的表達式,該函數在的函數值與的偏差最小。
求解方法:另,因為與是實驗已知數據,于是把M看成與自變量a和b相對應的應變量。
根據多元函數的極值定理。M要取得最小值,
整理合并,把未知數a和b分立出來,便得
二、國內關于電渦流傳感器得標準
目前,國內沒有專門針對電渦流傳感器的標準。但是存在一些通用性或者相近的標準。如下面。
1、《GB/T 7665-2005傳感器通用術語》,該標準只是對傳感器得分類和基本術語進行了統一,并沒有規定傳感器得指標和計算方法。
2、《GB/T 18459-2001傳感器主要靜態性能指標計算方法》,該標準詳細科學地規范了傳感器量程()、滿量程輸出()、輸出分辨力()、靈敏度()、回差()、重復性()、線性度()等指標的定義和計算方法。尤其是對回差()、重復性()、線性度()的各種算法都進行了定義。國內廠家,一般采用此標準作為們傳感器檢驗和校準的依據。
3、《JBT9256-1999電感位移傳感器》,該標準太舊,不屬于國標,屬于機械行業的標準,里面內容也不適合電渦流位移傳感器。
4、《JB_T13110-2017電渦流式接近開關傳感器》該標準只能規范接近開關,不能規范電渦流位移傳感器。
5、《JJG644-2003振動位移傳感器檢定規程》該標準目前基本沒有被廠家和行業采納,里面內容存在很多與GB/T 18459-2001不一致的,甚至是不科學。比如對靜態靈敏度的規定,比如對非線性的規定。執行該標準最容易出錯的是不知道如何計算傳感器滿量程輸出。
三、線性度
在實際工作中,為了便于分析、處理測量結果,常用一條擬合直線近似地代表實際的特性曲線。擬合直線又稱參考直線,實際特性曲線是指測量時的數據。在規定條件下,傳感器校準曲線與擬合直線間最大偏差與滿量程輸出量的百分比稱為線性度,如下圖。用代表線性度。則
式中,為校準曲線與擬合直線間的最大偏差;
為傳感器滿量程輸出,
傳感器在第i個校準點的總平均特性值。(i點存在多次測量時,求平均為)
傳感器在第i個校準點的參比特性值,即在第i個校準點擬合直線對應的值。
由此可知,線性度是以擬合直線為基準直線計算出來的,若基準直線不同,則求出的線性度也不同,因此,在談到線性度或非線性誤差時,必須同時說明其所依據的基準直線。
在《GB/T 18459-2001傳感器主要靜態性能指標計算方法》中,詳細規定了絕對線性度線性度,端基線性度,平移端基線性度,零基線性度,前端基線性度,獨立線性度,最小二乘線性度。
其中,端基線性度和最小二乘線性度是我們最常采用的兩種線性度。
在《GB/T 18459-2001傳感器主要靜態性能指標計算方法》的附錄A中,有非常詳細的測試數據計算過程,其中有對比幾種非線性度的計算結果。通常端基線性度是計算出來最大的。
四、國外的標準
1、《API STD 670-2014振動、軸向位置和軸承溫度監測系統》,此標準有針對電渦流傳感器進行規范,是國際振動監測、電渦流鑒定都非常認可的標準。同時被Bently(本特利)公司采用并推廣。
其線性度概念用最佳線性偏差(DSL)指標衡量。(這一指標是(API)670規定的。)
最佳線性偏差(DSL)測試及計算方法:在傳感器量程()范圍內,從量程起點開始,按照步進(通常n=8),測量傳感器輸出。具體參照如下。