Meetsystemen

Meetsystemen: Algemene principes
Karakteristieken van meetsysteemelementen
2 Karakteristieken van meetsysteemelementen
Meetsensoren geven een signaal af waarvan de grootte een analoge of binair gecodeerde maat is
voor de te meten grootheid. De beperkingen van een dergelijke sensor worden gekwantificeerd
met de specificaties. Van elke sensor dient op zijn minst gespecifieerd te zijn:
werkgebied (voedingsspanning, temperatuurgebied, belasting e.d.);
meetbereik: minimale en maximale te meten waarde;
gevoeligheid: verandering van het uitgangssignaal y bij een eenheidsverandering van het
ingangssignaal x: ∆y/∆x of dy/dx;
resolutie: kleinst detecteerbare verandering in de te meten waarde;
nulpuntsfout (nulpunt, drift);
onnauwkeurigheid: absolute of relatieve fout op de gemeten waarde;
niet-lineariteit: maximale afwijking ten opzichte van een gespecificeerde rechte lijn in de
overdrachtskarakteristiek;
hysteresis: geheugenfunctie, de gemeten grootheid is mede afhankelijk van de evolutie van
de te meten grootheid;
(eventuele) stoorgevoeligheid of kruisgevoeligheid (bijvoorbeeld de temperatuurcoëfficiënt
van het nulpunt of de gevoeligheid, of de voedingsspanningscoëfficiënt van het
nulpunt)
Het meetbereik of ingangsbereik geeft de minimum en de maximum waarde van de
ingangsgrootheid, die meetbaar is voor de betreffende sensor. Analoog hiermee geven minimale
en maximale waarde van de uitgang het uitgangsbereik aan. Bijvoorbeeld: een thermokoppel kan een
ingangsbereik hebben van 200 °C tot 500 °C en een uitgangsbereik van 4 mV tot 16 mV.
y_max
Uitgang
Ideaal
N(x)
N(x)
y_min
Werkelijk
Ingang
a) x_min
x_max b)
x_min
x_max
Figuur 1.3: a) Ideale en werkelijke (statische) in/uit karakteristiek. b) Bepaling van niet-lineariteit.
Gevoeligheid en bereik kunnen ook weergegeven worden in een statische ingangsuitgangskarakteristiek
(of overdrachtskarakteristiek) zoals figuur 1.3.
Bijvoorbeeld: de gevoeligheid van een bepaald thermokoppel is 10 µV/°C bij 100 °C.
N
N = max [N(x)]
= Niet-lineariteit
In figuur 1.3 geeft de rechte lijn het ideale verband tussen de te meten en de gemeten grootheid
voor de ideale sensor weer. De werkelijke karakteristiek wijkt echter af van dit ideale verband.
De niet-lineariteit is per definitie de maximale afwijking over het meetbereik. Deze wordt als
absolute waarde weergegeven of procentueel uitgedrukt ten opzichte van de volledige
schaaluitslag (Eng: Full-Scale Deflection of FSD).
__________ - I.3 -
Johan Baeten