کالیبراسیون سنسور در واقع فرآیند تنظیم سنسور برای اطمینان از اینکه سیگنال خروجی آن به طور دقیق کمیت اندازه گیری شده را نشان می دهد، میباشد. در طول کالیبراسیون، سیگنال خروجی سنسور با یک استاندارد مرجع شناخته شده مقایسه می شود و تنظیماتی در سنسور انجام می شود تا هرگونه اختلاف بین سیگنال خروجی و استاندارد مرجع به حداقل برسد.
کالیبراسیون مهم است زیرا سنسورها ممکن است در طول زمان به دلیل عوامل محیطی، سایش و آسیب دیدگی یا عوامل دیگر، دچار تغییر در خروجی (drift) شده یا درستی و دقت کمتری داشته باشند. کالیبراسیون کمک می کند تا اطمینان حاصل شود که سنسور اندازه گیری های دقیق و قابل اعتمادی را در محدوده کاری خود ارائه می دهد.
کالیبراسیون سنسور باید بسته به کاربرد و شرایط عملکرد سنسور به صورت دوره ای انجام شود که بسته به میزان دقت موردنیاز و عوامل محیطی، فواصل کالیبراسیون ممکن است از روزانه تا چندین سال متغیر باشد.
تجهیزات موردنیاز کالیبراسیون
تجهیزات کالیبراسیون ممکن است شامل استانداردهای مرجع، نرم افزار کالیبراسیون، ژنراتورهای سیگنال و سایر ابزارهای اندازه گیری باشد. تجهیزات کالیبراسیون باید بر اساس استانداردهای ملی یا بین المللی قابل ردیابی باشد تا از دقت و قابلیت اطمینان سنسور اطمینان حاصل شود.
مراحل کالیبراسیون
برای کالیبره کردن سنسورها بسته به نوع سنسور و کاربرد آنها روش های مختلفی وجود دارد. یکی از روش های رایج استفاده از استاندارد مرجع است. استاندارد مرجع در واقع سیستم یا روشی است که برای ارائه یک مقدار شناخته شده برای کمیت مورد اندازه گیری، استفاده می شود. سیگنال خروجی سنسور با استاندارد مرجع مقایسه می شود و تنظیماتی در سنسور برای بهبود دقت آن انجام می شود.
این نوع فرآیند کالیبراسیون معمولاً شامل مراحل زیر است:
تعیین استاندارد مرجع
استاندارد مرجع دستگاه یا روشی است که برای ارائه یک مقدار شناخته شده برای کمیت مورد اندازه گیری، استفاده می شود. استاندارد مرجع باید دقیق و دارای هیستوری کالیبراسیون قابل ارجاع باشد.
مقایسه خروجی سنسور با استاندارد مرجع تعیین شده
در این مرحله سیگنال خروجی سنسور اندازه گیری و با مقدار ارائه شده توسط استاندارد مرجع مقایسه می شود.
انجام تنظیمات سنسور
اگر خروجی سنسور در محدوده قابل قبولی از مقدار استاندارد مرجع نباشد، باید تنظیماتی برای افزایش دقت سنسور انجام شود.
بازبینی و راستی آزمایی کالیبراسیون
پس از انجام تنظیمات، سنسور دوباره آزمایش می شود تا اطمینان حاصل شود که سیگنال خروجی با مقدار استاندارد مرجع در یک حاشیه خطای قابل قبول مطابقت دارد.
سایر روش‌های کالیبراسیون عبارتند از خود کالیبراسیون(self-calibration)، که در آن سنسور دارای قابلیت کالیبراسیون داخلی است، و داینامیک کالیبراسیون(dynamic calibration)، که در آن کالیبراسیون در حین کارکرد سنسور انجام می‌شود.
پس از کالیبره شدن سنسور، اغلب گواهی کالیبراسیون برای مستندسازی فرآیند کالیبراسیون و نتایج آن، صادر می شود. این گواهی معمولاً شامل اطلاعات مربوط به سنسور، تجهیزات کالیبراسیون مورد استفاده، استانداردهای مرجع و نتایج کالیبراسیون است.
به طور کلی، کالیبراسیون سنسور یک فرآیند مهم است که به اطمینان از دقت و قابلیت اطمینان سنسورها در محدوده کاری آنها کمک می کند.
خطای کالیبراسیون سنسور چیست؟
خطای کالیبراسیون سنسور به تفاوت بین سیگنال خروجی اندازه‌گیری شده یک سنسور و مقدار واقعی کمیت اندازه‌گیری شده، همانطور که توسط استاندارد
مرجع در طول فرآیند کالیبراسیون تعیین می‌شود، اشاره دارد. به عبارت دیگر، میزان خطا یا اختلاف بین سیگنال خروجی سنسور و اندازه گیری مورد انتظار یا صحیح را نشان می دهد.
خطای کالیبراسیون می تواند به دلیل عوامل مختلفی مانند عدم دقت در استاندارد مرجع، تغییرات در شرایط محیطی در حین کالیبراسیون و اندازه گیری، drift سنسور یا غیرخطی بودن، نویز الکتریکی یا خطای انسانی در حین کالیبراسیون ایجاد شود.
انواع خطای کالیبراسیون سنسور
خطای کالیبراسیون بسته به کاربرد و واحد اندازه گیری می تواند به صورت مطلق یا نسبی بیان شود.
- خطای کالیبراسیون مطلق: این خطا معمولاً در همان واحد کمیت اندازه گیری شده، بیان می شود.
- خطای کالیبراسیون نسبی: به عنوان درصدی از محدوده اندازه گیری در مقیاس کامل بیان می شود.
برای اطمینان از اندازه گیری های دقیق و قابل اعتماد، خطای کالیبراسیون باید به حداقل برسد و بر اساس کاربرد سنسور و استانداردهای صنعتی در محدوده های قابل قبول نگه داشته شود. روش های کالیبراسیون باید به صورت دوره ای انجام شود و برای اطمینان از قابلیت ارجاع و کنترل کیفیت، مستند شود.