सेंसर विशेषताओं का रैखिककरण

सेंसर विशेषताओं का रैखिककरण - सेंसर आउटपुट मान का एक गैर-रैखिक परिवर्तन या इसके लिए आनुपातिक मात्रा (एनालॉग या डिजिटल) जो मापा मूल्य और इसका प्रतिनिधित्व करने वाले मूल्य के बीच एक रैखिक संबंध प्राप्त करता है।

रैखिककरण की मदद से, द्वितीयक उपकरण के पैमाने पर रैखिकता प्राप्त करना संभव है, जिसमें एक गैर-रैखिक विशेषता वाला सेंसर जुड़ा हुआ है (जैसे थर्मोकपल, थर्मल प्रतिरोध, गैस विश्लेषक, प्रवाह मीटर, आदि)। सेंसर विशेषताओं का रैखिककरण डिजिटल आउटपुट के साथ माध्यमिक उपकरणों के माध्यम से आवश्यक माप सटीकता प्राप्त करना संभव बनाता है। यह कुछ मामलों में आवश्यक होता है जब सेंसर को रिकॉर्डिंग उपकरणों से जोड़ा जाता है या मापा मूल्य (जैसे एकीकरण) पर गणितीय संचालन करते समय।

एनकोडर विशेषता के संदर्भ में, रेखीयकरण एक व्युत्क्रम कार्यात्मक परिवर्तन के रूप में कार्य करता है।यदि सेंसर की विशेषता को y = F (a + bx) के रूप में दर्शाया गया है, जहाँ x मापा गया मान है, a और b स्थिरांक हैं, तो सेंसर के साथ श्रृंखला में जुड़े लीनियराइज़र की विशेषता (चित्र 1) दिखनी चाहिए इस प्रकार: z = kF (y), जहाँ F, F का व्युत्क्रम फलन है।

परिणामस्वरूप, लीनियराइज़र का आउटपुट z = kF(F (a + bx)) = a '+ b'x होगा, यानी मापे गए मान का एक रैखिक फ़ंक्शन।

चावल। 1. सामान्यीकृत रैखिककरण ब्लॉक आरेख: डी - सेंसर, एल - रैखिककरण।

इसके अलावा, स्केलिंग द्वारा, निर्भरता z को z '= mx के रूप में घटाया जाता है, जहाँ m उपयुक्त स्केल फ़ैक्टर है। यदि प्रतिपूरक तरीके से रैखिककरण किया जाता है, अर्थात अंजीर जैसी सर्वो प्रणाली के आधार पर। 2, तब लीनियराइज़िंग फ़ंक्शन कनवर्टर की विशेषता सेंसर z = cF (a + bx) की विशेषता के समान होनी चाहिए, क्योंकि मापा मान का रैखिक मान फ़ंक्शन लीनियराइज़र के कनवर्टर के इनपुट से लिया जाता है और इसका आउटपुट की तुलना सेंसर के आउटपुट मान से की जाती है।

कार्यात्मक कन्वर्टर्स के रूप में लीनियराइज़र की एक विशिष्ट विशेषता उनके द्वारा पुन: पेश की जाने वाली निर्भरता का एक अपेक्षाकृत संकीर्ण वर्ग है, जो मोनोटोनिक कार्यों तक सीमित है, जो सेंसर विशेषताओं के प्रकार द्वारा निर्धारित किया जाता है।

चावल। 2. ट्रैकिंग सिस्टम के आधार पर रेखीयकरण का ब्लॉक आरेख: डी - सेंसर, यू - एम्पलीफायर (ट्रांसड्यूसर), एफपी - कार्यात्मक कनवर्टर।

Linearizers को निम्नलिखित मानदंडों के अनुसार वर्गीकृत किया जा सकता है:

1. फ़ंक्शन सेट करने की विधि के अनुसार: डिजिटल गणना एल्गोरिदम, उपकरणों के रूप में, गैर-रैखिक तत्वों के संयोजन के रूप में टेम्पलेट्स, मैट्रिसेस इत्यादि के रूप में स्थानिक।

2.योजना के लचीलेपन की डिग्री द्वारा: सार्वभौमिक (यानी, पुन: संयोजन योग्य) और विशेष।

3. संरचनात्मक आरेख की प्रकृति से: खुला (चित्र 1) और मुआवजा (चित्र 2) प्रकार।

4. इनपुट और आउटपुट मानों के रूप में: एनालॉग, डिजिटल, मिश्रित (एनालॉग-डिजिटल और डिजिटल-एनालॉग)।

5. सर्किट में प्रयुक्त तत्वों के प्रकार से: यांत्रिक, विद्युत, चुंबकीय, इलेक्ट्रॉनिक, आदि।

स्थानिक कार्य रेखीयकारकों में मुख्य रूप से कैम तंत्र, पैटर्न और गैर-रेखीय पोटेंशियोमीटर शामिल हैं। उनका उपयोग उन मामलों में किया जाता है जहां प्रत्येक रूपांतरण चरण का मापा मूल्य यांत्रिक आंदोलन (कैम - मैनोमेट्रिक और ट्रांसफार्मर सेंसर की विशेषताओं के रैखिककरण के लिए, मॉडल - रिकॉर्डर में, गैर-रैखिक पोटेंशियोमीटर - संभावित और पुल सर्किट के रूप में प्रस्तुत किया जाता है। ).

पोटेंशियोमीटर विशेषताओं की गैर-रैखिकता को उपयुक्त प्रतिरोधों के साथ वर्गों को पैंतरेबाज़ी करके टुकड़े-टुकड़े रैखिक सन्निकटन विधि का उपयोग करके प्रोफाइल किए गए फ़्रेमों पर घुमाकर और सेक्शनिंग करके प्राप्त किया जाता है।

एक गैर-रैखिक पोटेंशियोमीटर (चित्र 3) का उपयोग करके पोटेंशियोमेट्रिक प्रकार के इलेक्ट्रोमैकेनिकल सर्वो सिस्टम पर आधारित एक लीनियराइज़र में, रैखिक मान रोटेशन या यांत्रिक विस्थापन के कोण के रूप में प्रकट होता है। ये लीनियराइज़र सरल, बहुमुखी और व्यापक रूप से केंद्रीकृत नियंत्रण प्रणालियों में उपयोग किए जाते हैं।

चावल। 3. पोटेंशियोमेट्रिक प्रकार के इलेक्ट्रोमैकेनिकल सर्वो सिस्टम के लिए लीनियराइज़र: डी - डीसी वोल्टेज, वाई - एम्पलीफायर, एम - इलेक्ट्रिक मोटर के रूप में आउटपुट के साथ सेंसर।

पैरामीट्रिक कार्यात्मक कन्वर्टर्स में व्यक्तिगत तत्वों (इलेक्ट्रॉनिक, चुंबकीय, थर्मल, आदि) की विशेषताओं की गैर-रैखिकता का उपयोग किया जाता है। हालांकि, कार्यात्मक निर्भरताओं के बीच वे विकसित होते हैं और सेंसर की विशेषताओं के बीच, आमतौर पर एक पूर्ण मिलान प्राप्त करना संभव नहीं होता है।

फ़ंक्शन सेट करने का एल्गोरिथम तरीका डिजिटल फ़ंक्शन कन्वर्टर्स में उपयोग किया जाता है। उनके फायदे उच्च सटीकता और विशेषताओं की स्थिरता हैं। वे व्यक्तिगत कार्यात्मक निर्भरताओं के गणितीय गुणों या भागों द्वारा रैखिक सन्निकटन के सिद्धांत का उपयोग करते हैं। उदाहरण के लिए, पूर्णांकों के वर्गों के गुणों के आधार पर एक परवलय विकसित किया जाता है।

उदाहरण के लिए, एक डिजिटल लीनियराइज़र टुकड़ावार रैखिक सन्निकटन विधि पर आधारित है, जो विभिन्न पुनरावृत्ति दरों के दालों के साथ आने वाले खंडों को भरने के सिद्धांत पर काम करता है। फिलिंग फ्रीक्वेंसी डिवाइस में डाले गए प्रोग्राम के अनुसार नॉनलाइनरिटी के प्रकार के अनुसार आने वाले सेगमेंट के बॉर्डर पॉइंट्स पर जंप में बदल जाती है। रैखिककृत मात्रा को फिर एकात्मक कोड में बदल दिया जाता है।

एक डिजिटल रैखिक प्रक्षेपक का उपयोग करके गैर-रैखिकता का आंशिक रैखिक सन्निकटन भी किया जा सकता है। इस मामले में, प्रक्षेप अंतरालों की भरण आवृत्तियाँ केवल औसत पर ही स्थिर रहती हैं।

भागों के रैखिक सन्निकटन की विधि के आधार पर डिजिटल लीनियराइज़र के लाभ हैं: संचित अरैखिकता के पुन: संयोजन में आसानी और एक अरैखिकता से दूसरे में स्विच करने की गति, जो विशेष रूप से उच्च गति केंद्रीकृत नियंत्रण प्रणालियों में महत्वपूर्ण है।

सार्वभौमिक कैलकुलेटर, मशीनों से युक्त जटिल नियंत्रण प्रणालियों में, इन मशीनों से रैखिककरण सीधे किया जा सकता है, जिसमें फ़ंक्शन संबंधित सबरूटीन के रूप में एम्बेडेड होता है।