正確さか、完全な誤りか?

マニュエル・ボラー=ベルガー
14. March 2023

正しい圧力トランスミッタを選ぼうとすると、遅かれ早かれデータシートを見なければならないでしょう。データシートはメーカーが提供するもので、製品の特性や能力を概観するためのもので、製品の名刺のようなものです。特に、異なるメーカーやサプライヤーを比較したい場合は、データシートに記載されている性能や仕様の詳細を見てみる価値があります。

電気的接続や圧力接続などの設定オプションは、通常、明確でわかりやすい方法で記載されています。しかし、もっと難しいのは、精度安定性、つまりデバイスの性能に関する詳細です。私たちは、このような情報の藪に少しでも光を当て、さまざまなディテールを明らかにしたいと考えました。

精度と総誤差、どちらのスペックが重要ですか

圧力トランスミッタを購入する際、通常、最初に目を引くのは精度である。しかし、精度はより高度な概念である[[869|total errorの一部分に過ぎません。]精度だけでは、総誤差が実際にどの程度大きいかについての情報は得られません。これは、圧力センサーの使用条件など、さまざまな要因に左右されます。

総合誤差は3つの要素で構成されています:調整可能誤差精度熱効果の3つの要素で構成されます。

精度

精度は頻繁に誤解される用語であり、さまざまな異なる値や不正確な値に適用されます。その矛盾は、この用語がどのように定義されているかから始まります。IEC 61298-2規格では、非直線性、圧力ヒステリシス、非繰り返し性など、精度に関連する用語が説明されています。しかし、ゼロ点誤差やスパン誤差のような調整可能な誤差も役割を果たすかどうかは定義されていません。これはメーカーにより異なる。KELLERでは一般的に、調整誤差を含む「実際の精度」を挙げています。古い製品シリーズでは、そうではなく、ゼロ点誤差とスパン誤差が別々に計上されている場合があります。

典型的な精度と最大精度の数値は、さらに議論すべき点です。典型的な精度を挙げる場合、「典型的」とは具体的に何を指すのかが明記されることはほとんどありません。しかし、典型的な精度の分布が通常のガウス分布に従うと仮定することは可能です。メーカーによっては、代表値と最大値の両方を挙げているところもあります。KELLERの圧力変換器およびトランスミッタの製造における長年の経験により、「代表的な精度」という用語は「経験に基づく精度」と同義に使用されています。可能な限り、KELLERは典型的な精度の引用を避け、代わりに最大精度を示しています。これにより、すべてのKELLER製品が指定された精度クラス内にあることが保証されます

「正確さ」という包括的な概念には、次の3つの仕様があります。

  • 非直線性/直線性
  • 圧力のヒステリシス
  • 非再現性/再利用性
  • (調整可能な誤差)

非直線性/直線性は、理想的な基準線からの特性曲線の最大(正または負)偏差を記述します。基準線は、3つの異なる方法で決定することができます。KELLERでは、通常、ベストフィットの直線を使用します:

  • 終点です:基準線は始点と終点を通過します。
  • ゼロを通るベストフィット:直線が開始値を通るように配置され、特性線の最大の偏差が可能な限り小さな値をとる
  • ベストフィットの直線:正負の最大偏差がなるべく小さくなるように基準線を配置する。この方法は、最も誤差が小さくなります

各手法は異なる結果をもたらしますが、これらはすべて同じ特性を表しています。このため、メーカーは使用した方法を公表し、その結果の非線形性を明記することが重要です。

圧力ヒステリシスは、一定の温度での圧力上昇と圧力降下の間の特性曲線における最大偏差を説明します。他の誤差とは異なり、圧力ヒステリシスは補正することができず、圧力センサー/圧力チップの物理的特性の結果です。

非反復性(repeatability)は、同一の測定構成、温度、印加圧力での複数の測定(少なくとも3回)にわたる最大偏差を表します。また、非反復性は補正できない誤差でもあります。

調整可能な誤差

ゼロ点(測定範囲の開始点)とエンドポイント(測定範囲の終了点)の偏差は、ゼロ点偏差と増幅偏差とも呼ばれ、調整可能誤差のカテゴリーに属します

上記のように、この2つの仕様は通常、精度に考慮されますが、別のエラーとして計上されることもあります

熱効果

熱効果とは?

精度の仕様は、常温というか、製造時の一定温度(約25℃)で適用されます。しかし、現実には、圧力トランスミッタは製造時の条件以外で使用されることがよくあります。このような偏差を特定するために、圧力トランスミッタの熱的挙動を製造中に記録します

温度ヒステリシスは、圧力ヒステリシスと同様に、同じ圧力で、同じ測定構成で、温度が上昇したり下降したりするときの挙動を説明します。この誤差は補正することができません。KELLERはこの値を明示的にリストアップしていませんが、全エラーバンドに含まれています

2番目の値は温度誤差として知られています。実際には、この値の誤差は、ゼロ点(TCzero)スパン[[3405|(TCspan)](例: 0,2 %FS / 10 K) の温度係数で与えられます。)媒体/動作温度範囲全体の温度誤差を計算するには、製造温度の仮定で動作する誤差を合計する必要があります

たとえば、
こんな感じです。 動作温度範囲 -10...80 ℃< br />³・。 TCゼロ点 0,1 %FS / 10 K
。 TCスパン0.1 %FS / 10 K

総誤差帯の計算

精度熱効果調整可能誤差の合計が総誤差帯となります。このように、圧力トランスミッタの動作は1つの数値(またはエラーバンド)に分解され、理想的には他のメーカーと比較することができます。

計算例のTEB

次のグラフは、23SXシリーズのトータルエラーバンドを示したものです

23SXのTEB

結論

  • 必ずしもユーザーにとってシンプルに作られているわけではない
  • 小さな文字を読み、同じものを同じように比較する
  • 最低の数値が必ずしも最高品質の圧力トランスミッターを示すとは限りません
  • KELLERは、可能な限りお客様に優しく、誠実な仕様にするよう心がけています
  • それでもなお、疑問や不明な点がある場合は、セールスエンジニアにご相談ください

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