این سوال بسیار از ما پرسیده می‌شود: «هر چند وقت یکبار باید سنسور فشار یا سطح را کالیبره کنم؟»
در زمینه‌ی مبحث کالیبراسیون سنسور یا دقت و درستی سنسور، یک جواب ساده و کوتاه وجود دارد و یک جواب مفصل و طولانی که تمام جزییات کالیبراسیون را به شکل کامل شرح می‌دهد:
پاسخ ساده این است: سالی یکبار. این شاید به نظر بعضی زیاد باشد، اما ما حفظ دقت و درستی عملکرد سنسور را اولویت می‌دانیم.
و حال پاسخ مفصل:
۳ عامل نابودی درستی و دقت سنسور
قبل از آنکه به کالیبراسیون سنسور بپردازیم، اول باید متوجه باشید که یک تفاوتی بین کالیبراسیون سنسور و کاربرد و متغیرهای نصب آن وجود دارد که روی دقت و درستی سنسور تاثیر می‌گذارند. این متغیرها را می‌توان جبران کرد یا کنترل کرد تا دقت سنسور را بهبود ببخشیم. قبل از آنکه کاملا متوجه بشویم چه زمانی برای کالیبراسیون مناسب است، اول باید ۳ عامل نابودی درستی و دقت سنسور را درک کنیم.
۱- متغیرهای کاربرد
اولین نابودگر، متغیرهای مرتبط با کاربرد هستند. این متغیرها ممکن است روی تمام سنسورها تاثیرگذار نباشند، اما قطعا روی برخی از سنسورها موثرند. اینجا چند مورد را به شما معرفی می‌کنیم، اما این متغیرها الزاما محدود به همین موارد ذکر شده نیستند:
- دما
- چگالی ویژه
- ثابت دی‌الکتریک
- گرفتگی‌ها (کف، بخار، گرد و غبار، گرفتگی مخزن)
- آشفتگی
- فشار بارومتریک (اتمسفریک)
- استفاده از سنسورهای نامناسب
بیشتر این متغیرها را می‌توان جبران کرد یا با برنامه‌نویسی از آن‌ها پرهیز کرد. به طور مثال، بسیاری از سنسورها دارای قابلیت جبران دمایی هستند.
یا می‌شود از گرفتگی دوری کرد و آشفتگی را آرام کرد. اما مهم‌ترین راه برای حفظ دقت و درستی عملکرد سنسور با متغیرهای کاربرد، این است که موقع انتخاب و خرید سنسور، این متغیرها را بدانید و درک مناسبی از آن‌ها داشته باشید. پس حتما تکنولوژی و مدلی از سنسور را انتخاب کنید که در برابر متغیرهایی که انتظار دارید، تحت تاثیر قرار نگیرد یا جبران به شکل موثر محقق شود.
۲- نصب نادرست
زمان نصب، زمانی حیاتی و موثر در عمر سنسور است و می‌تواند تاثیری بزرگ بر دقت و درستی سنسور بگذارد.
این زمان را همانند اولین روز کاری خود در یک شغل جدید در نظر بگیرید. اگر سِمت و جایگاه نامناسبی داشته باشید، ارتباطات سخت می‌شود. اگر با شما رفتار مناسبی نشود، نظر شما در مورد آن شغل تغییر کرده و احتمالا مدت زیادی دوام نخواهید آورد. اگر در همان ابتدای کار فشار زیادی به شما وارد شود، ممکن است کیفیت کار شما به شدت افت کند و در نتیجه به شکست منتهی شود.
همین حالت در مورد سنسورها صدق می‌کند. باید در جای درست قرار بگیرند، برخی مدل‌ها در زاویه‌ی درست. باید با دقت و احتیاط حمل و جابجا شوند. و نباید سنسورها را بیش از حد محکم بست.
بسیاری از مواقع، ممکن است دلیل عملکرد نادرست سنسور، نصب نادرست باشد. به طور مثال سنسورهای التراسونیک باید از موانع، آشفتگی و نور مستقیم خورشید دور باشند.
سنسورهای فشار اگر اشتباه و نادرست نصب شوند، ممکن است کالیبراسیون خروجی‌شان شیفت کند. این معمولا شیفتی است که فقط یک بار رخ می‌دهد. اما اگر قرار باشد سنسور به هر دلیلی باز شود (همچون تمیز کردن یا جابجایی تجهیزات)، در این حالت احتمالا این شیفت دوباره رخ می‌دهد.
دلیل این شیفت، بیش از حد محکم بستن سنسور در هنگام نصب است. برای کمینه ساختن فشارهای گشتاور روی دیافراگم سنسور، در هنگام نصب از یک آچار گشتاور استفاده کنید.
رایج‌ترین روش تصحیح شیفت نصب، تنظیم خروجی بعد از نصب است. این کار در حالتی شدنی است که سنسور، امکان تنظیم صفر میدانی داشته باشد. اگر نداشته باشد، با برنامه‌نویسی یک افست در کنترلر سنسور قابل مدیریت است. عموما بهتر است که تصحیح شیفتِ نصب، به شکل میدانی مدیریت شود.
۳- کژ رفت یا دریفتِ طبیعی سنسور
کژ رفت یا دریفت (drift) یک پدیده‌ی طبیعی برای سنسورهای فشار است. در دیگر انواع سنسورها این مساله وجود ندارد. فراصوت‌ها با گذر زمان تضعیف می‌شوند، اما دچار دریفت نمی‌شوند. ترانسمیترهای غوطه ور پیوسته‌ی سطح با گذر زمان، در برد مدار خود دچار خرابی خواهند شد، اما دقت سنسور دچار دریفت نمی‌شود. دریفتِ سنسور، تنها مختص به ترانسمیترهای فشار پیزومقاومتی است و دلیل آن طراحی و ساخت دیافراگم است.
بزرگی یا نرخ دریفتِ خروجی، نگرانی اصلی است، چون هر چقدر نرخ دریفت سریع‌تر باشد، سنسور سریع‌تر دریفت کرده و از حالت کالیبره خارج می‌شود. در حالت ایده‌آل این مساله سال‌ها طول می‌کشد. دریفت حقیقی سنسور، کژرفتِ پیوسته‌ی خروجی در یک جهت با گذر زمان است (ممکن است مثبت یا منفی باشد).
دلیل اصلی دریفت سنسور، مرتبط با لایه پیوند (bonding) سنسور است، که المان سنسور را به دیافراگم متصل می‌کند. لایه پیوند نیازمند عمل‌آوری شدن یا فرسوده‌سازی (Aging) است تا خروجی سنسور پایدار شود. فرسوده‌سازی باید در کارخانه انجام شود، زمانی که سنسور تولید می‌شود و این کار یعنی فشار آوردن به سنسور، در بالا و پایین بازه فشار و دمای آن.
مشخصا فرسوده‌سازی در زمان استفاده از سنسور فشار نیز ادامه پیدا می‌کند. هر چقدر سنسور بدون آسیب دیدن، فرسوده‌تر شود (بیشتر عمر کند)، نرخ دریفت آن پایدارتر می‌شود.
معمولا زمانی که لایه پیوند با یک ضربه‌ی تیز یا ناخوشایند روبرو شود، دریفت سنسور افزایش پیدا می‌کند. به طور مثال، اگر یک ترانسمیتر فشار رها شود و با نیرویی نه چندان کم روی سطحی سخت بخورد یا یک شیء نوک‌تیز روی دیافراگم سنسور فشرده شود، دریفت بیشتر می‌شود. این کارها باعث ترک، شکستگی و آسیب به لایه پیوند می‌شود.
همچنین سنسورهایی که مدتی طولانی استفاده نشده‌اند، ممکن است دچار دریفت شوند.
هر چند وقت یکبار سنسور را کالیبره کنیم؟
وقتی که سنسور شما در محیط عملیاتی خود از حالت کالیبره خارج می‌شود، نباید فورا بترسید و نگران شوید. بسیاری از سنسورها را می‌توان همانجا تنظیم کرد تا به تنظیمات کالیبره خود برگردند. سنسورهای فشاری که قابلیت تنظیم صفر و اسپن (فول‌اسکیل) دارند را می‌توانید با استفاده از هر دو نقطه انتهایی، کالیبراسیون سنسور را در همان محیط عملیاتی انجام دهید. بعد از گذشت یک سال، یا اگر تنظیمات صفر و اسپن پاسخگو نبود، سنسور فشار خود را به کارخانه بفرستید (یا به مرکز کالیبراسیون) تا یک کالیبراسیون کامل روی آن انجام شود.
اگر هر زمان در هنگام تنظیم میدانی سنسور، به دقت و درستی ترانسمیتر فشار بعد از تنظیم شک داشتید، قویاً توصیه می‌کنیم که سنسور فشار را فوراً به کارخانه یا یک مرکز کالیبراسیون تایید شده بفرستید.
