Сравнение погрешностей датчиков с разными рабочими диапазонами

[Curr93]

Уважаемые коллеги!

Прокомментируйте пожалуйста следующее:

Предположим на процессе установлен датчик "Д1" (с выходом 4..20 мА), который имеет намного больший предел измерения чем реально необходимо на процессе (примерно с десятикратным превышением), то в этом случае погрешность измерения такого датчика будет значительно выше, чем если поставить датчик "Д2" с соответствующим (т.е. допустим в 8-10 раз меньшим) верхним пределом измерения? Если взять по току, то рабочий диапазон "Д1" сейчас у меня колеблется в диапазоне 4...5,5 мА и я пытаюсь доказать техническому руководителю, что нужно работать в полном токовом диапазоне (4...16 мА), но коллега не соглашается и считает что замена на "Д2" никак не снизит погрешность.

Как бы мне убедительно доказать коллеге? ))))

[rwg]

Рассчитайте максимально возможные абсолютные погрешности измерения (произведение диапазона измерения датчика на его приведённую погрешность ) для обоих случаев и сравните их с допустимыми границами.

[Boris Parkhomenko]

В руководствах по эксплуатации для датчиков обычно приводят формулу для вычисления допускаемой основной приведенной погрешности. Например, для ЭЛЕМЕР-АИР-30М есть определенный порог "скачка" погрешности

Погрешность.png

т. е. если максимальный верхний предел измерений для данного датчика (Pвmax) больше верхнего предела измерений, установленного пользователем (Pв), то при соотношении 3:1 погрешность остается такой же, как и при соотношении 1:1, а если это соотношение больше 3:1, то погрешность возрастает пропорционально увеличению Pвmax.
Для других датчиков этот порог разный, но не 10-кратный. Т. е. измерительная ячейка имеет определенную "грубость" и не так точно измеряет давления, значительно меньшие своего верхнего предела. В Вашем случае погрешность определенно превышает погрешность такого же датчика, с верхним пределом приближенным к реальному. Другое дело, насколько существенно для Вас это превышение.
В плане доказательства, конечно, помогло бы сравнение двух датчиков на прессе с контрольным манометром. Если есть возможность провести такой эксперимент, то это бы более наглядно показало разницу, чем все теоретические выкладки.

[Curr93]

Для других датчиков этот порог разный, но не 10-кратный. Т. е. измерительная ячейка имеет определенную "грубость" и не так точно измеряет давления, значительно меньшие своего верхнего предела. В Вашем случае погрешность определенно превышает погрешность такого же датчика, с верхним пределом приближенным к реальному. Другое дело, насколько существенно для Вас это превышение.

Спасибо за такой развернутый комментарий! Превышение я считаю, весьма существенно, т.к. наш процесс еще и измеряется в миллибарах (примерно в диапазоне 20-ти миллибар регистрируется кривая падения давления).

[Apostol]

Математика 1 класс. Например, основная погрешность датчика Endress PMP51: до ±0,10 % от заданной шкалы. Больше шкала => больше погрешность.

[Curr93]

Больше шкала => больше погрешность.

Вы совершенно правы. Огорчает другое, то что есть серьезные и видные специалисты, которые не хотят этого замечать и считают нормальным - работу в диапазоне 10% от всей шкалы датчика.

[Apostol]

Другое дело, если точность не нужна, а нужна унификация оборудования. Или эта основная погрешность не сопоставима с дополнительной погрешностью датчика (температура, электроника) и АЦП контроллера

[Curr93]

Другое дело, если точность не нужна, а нужна унификация оборудования. Или эта основная погрешность не сопоставима с дополнительной погрешностью датчика (температура, электроника) и АЦП контроллера

Про унификацию мы совсем не думаем, важна точность! Погрешность АЦП контроллера пожалуй, имеет меньшее влияние, т.к. это аналоговый модуль 1200-й серии фирмы Сименс.

[Apostol]

Ну тогда и думать нечего...

[keysansa]

Все проще.
Есть разрешающая способность АЦП.
Допустим, популярные 10 бит. Младшие 1-2 бита обычно - шум.
Вы выбрали датчик с диапазоном в 10 (dec) раз больше рабочего = 3 бита BIN.
Соответственно, осталось у вас максимум, 7 бит. 126-127 градаций. Поделите рабочий диапазон на 127 - получите минимальную погрешность. И при этом значение еще и прыгает в районе +/- 8.
Без учета погрешности датчика (который может быть соизмерим (до 10%) с погрешностью ЦАП и уверенно добавлять-отнимать 1-2 единицы от значения).

12 значный АЦП лучше, но там и "дрожащие" биты прибавляются от некачественного монтажа и 10% погрешность датчика сильнее влияет.

[Curr93]

АЦП конечно же 12 битный

[keysansa]

АЦП конечно же 12 битный

Я дал направление. Для 12 бит можете сами посчитать (на вскидку 12-3=9 (512 отсчетов), минус дрожание (вполне может быть и 3 бита)). По практике (тут конечно в разных случаях разные ответы будут, говорю только за свою практику) 10% от рабочего диапазона не окупят ни меньшее количество ЗИП датчиков на складе, ни меньшую номенклатуру входных модулей там же, ни потери от брака.

Отправлено спустя 10 минут 17 секунд:
ЗЫ. Давайте еще проще.
10 битный ЦАП в ПОЛНОМ диапазоне "обеспечит" 0.1% погрешности без учета погрешности датчика.

[Apostol]

Датчик-то какой модели?

[keysansa]

Датчик-то какой модели?

При сужении диапазона в 10 раз модель датчика перестает играть значение. Точнее класс его как прибора.

[Curr93]

Датчик-то какой модели?

Датчик фирмы Сименс, серию не помню

[Apostol]

При сужении диапазона в 10 раз модель датчика перестает играть значение

К сведению основная погрешность бывает и 0,065%(при 1:10) и 1,5%, не говоря уже о доп. погрешности.

[Boris Parkhomenko]

Датчик-то какой модели?

Датчик фирмы Сименс, серию не помню

А вот еще хороший вопрос - использующийся датчик (с диапазоном в 10 раз больше требуемого) настроен на свой максимальный диапазон или значительно меньший максимального?

[keysansa]

К сведению основная погрешность бывает и 0,065%(при 1:10) и 1,5%, не говоря уже о доп. погрешности.

К сведению, может и 10%

[Apostol]

К сведению, может и 10%

Тем более. Таких не встречал на 10%, знаю по ГОСТу 1,5%