Comprendre la précision des mesures de pression

Comprendre la précision des mesures de pression

Courbe caractéristique, précision et erreur de mesure des instruments

Même le meilleur équipement de mesure produit un certain écart par rapport à la valeur réelle. Il est important de savoir comment est définie cette précision de mesure. Dans cet article, nous expliquons les principes de base des différents écarts de mesure et comment ils sont définis. Pour de nombreux transducteurs de pression, la valeur de la précision globale est exprimée en pourcentage de la plage de mesure. La précision globale est un effet combiné de :

  • Non-linéarité
  • Hystérésis
  • Erreur de décalage du zéro et du span
  • Déviation de la valeur finale

Ces différents facteurs influençant la précision sont expliqués en détail dans les paragraphes suivants.

Courbe caractéristique

La courbe caractéristique représente la relation entre le signal d'entrée et le signal de sortie. Dans une situation idéale, le signal de sortie dépend linéairement du signal d'entrée. Cela signifie que la courbe caractéristique est une ligne droite. Ce n'est cependant pas le cas, la courbe caractéristique s'écarte de la ligne droite idéale.

courbe caractéristique et courbe idéale

La précision est souvent définie comme l'écart de la courbe caractéristique par rapport à la ligne idéale. La précision des capteurs de pression est définie différemment. La norme CEI 61298-2 indique que la précision doit inclure l'hystérésis, la non-répétitivité et la non-linéarité. Pour déterminer l'erreur de mesure totale, d'autres déviations sont également prises en compte. Ces erreurs de mesure sont normalement définies en pourcentage de l'étendue de mesure (par exemple, ±1 % de l'étendue de mesure). La portée est définie comme la différence entre la valeur minimale et la valeur maximale du signal. Par exemple, la portée d'un signal 4-20 mA est de 16 mA.

Erreur de mesure maximale

Une façon de définir la précision est d'examiner l'erreur de mesure maximale. L'erreur de mesure maximale est la déviation maximale de la courbe caractéristique par rapport à la ligne idéale à une température définie.

Non-linéarité

La non-linéarité est désignée comme la plus grande déviation possible (positive ou négative) de la courbe caractéristique par rapport à une ligne droite de référence. Il existe différentes méthodes pour déterminer la ligne droite de référence. La méthode terminale et la méthode de la ligne droite la mieux ajustée (BFSL) sont les plus utilisées. Pour la méthode des bornes, la ligne de référence passe par les points de départ et d'arrivée de la courbe caractéristique. La ligne de référence BFSL est déterminée par la méthode des moindres carrés. La méthode terminale donne généralement lieu à un écart deux fois plus important que la méthode BSFL. Lorsque l'on compare des instruments de mesure, il est important de vérifier si la même méthode est utilisée.

courbe caractéristique et courbe idéale

Hystérésis

La courbe caractéristique est enregistrée par une augmentation progressive de la pression suivie d'une diminution progressive de la pression. L'enregistrement montrera que les lignes d'augmentation et de diminution de la pression ne correspondent pas exactement. La différence maximale entre ces deux courbes est appelée l'hystérésis. L'hystérésis est causée par les propriétés élastiques du matériau de l'instrument et par la conception même de l'instrument. Cette erreur ne peut être réduite par l'utilisateur. Si des erreurs d'hystérésis plus faibles sont nécessaires, il faut contacter le fabricant.

hystérésis de la courbe caractéristique

Erreur de décalage du zéro et du span

Le point zéro et le point final de la sortie peuvent différer du point zéro et du point final de la ligne idéale. L'erreur de décalage du zéro et l'erreur d'étendue sont les écarts entre les valeurs réelles et idéales du point zéro et du point final du signal.

le décalage du zéro et l'erreur de l'échelle de mesure de la pression

Non-répétitivité

Le signal de sortie pour des mesures consécutives de la même valeur de pression n'est pas toujours exactement le même. Cette variabilité ou erreur est appelée la non-répétabilité. Elle est définie comme la plus grande déviation au cours de trois mesures consécutives dans des conditions identiques constantes (CEI 61298-2), ou plus simplement : la différence entre la valeur la plus basse et la plus haute des signaux de sortie consécutifs. Un instrument ou un capteur fiable doit présenter une faible non-répétitivité.

Erreur de température

La température a une influence directe sur le signal de sortie. Les changements de température influencent l'électronique de l'instrument de mesure. Si la température augmente, la résistance électrique des métaux conducteurs augmente, tandis qu'elle diminue pour les semi-conducteurs. En outre, la plupart des matériaux se dilatent lorsque la température augmente.

Contre-mesures

Afin de minimiser l'erreur de température, les fabricants équilibrent les caractéristiques thermiques. Cette compensation se fait directement sur le capteur ou électroniquement. L'erreur de température ne peut être complètement éliminée. L'erreur résiduelle est couramment exprimée en pourcentage de la pleine échelle pour une plage de température définie par rapport à une température de référence.

Hystérésis de température

En plus de l'erreur de température, il existe également une hystérésis de température. L'hystérésis de température est similaire à l'hystérésis normale, mais ici elle est causée par une augmentation et une diminution de la température au lieu de changements de pression.

Dérive à long terme

La courbe caractéristique d'un instrument de mesure n'est pas constante tout au long de sa durée de vie. Les caractéristiques changeront avec le temps en raison des influences mécaniques et thermiques. Cette lente modification des caractéristiques sur une longue période est appelée la dérive à long terme. La dérive à long terme est déterminée par des tests. Comme les différents fabricants utilisent des procédures d'essai différentes, les informations sur la dérive à long terme ne doivent pas être comparées. Les tests sont effectués dans des conditions de référence. Cela peut entraîner des différences importantes si les conditions opérationnelles diffèrent des conditions de référence.