Linearität des Sensors und Auflösung- Verständnisfrage dazu

Haja, Der Sensor liefert dir zum Beispiel:

0µm (in echt ist er bei 0µm)
...

100µm (in echt ist er bei 127µm)
104µm (in echt ist er bei 131µm)
108µm (in echt ist er bei 135µm)
112µm (in echt ist er bei 139µm)
116µm (in echt ist er bei 143µm)

...
1000µm (in echt ist er bei 1000µm)

Benjamin Nels schrieb:
> Er kann z.B. 4µm Auflösem - d.h. z.B. wenn sich mein Linearmotor um 4µm
> weiter bewegt, so kann dies mit dem Sensor erfasst werden.
>
> Was aber ist mit den 28 µm?
Die Bezeichnung "Linearität" lässt vermuten, dass der gemessene Wert von 
einem idealen, linear arbeitenden Sensor um bis zu 28µm abweichen kann.
Das passiert, wenn die Kennlinie Messwert(Weg) etwas krumm ist, so dass 
sie von der idealen Geraden abweicht.

> Und ist der Linearitätsbereich für meine Positionsregelung wichtig oder
> ist die Auflösung die wichtigere Größe?

Das kommt auf deine Anwendung an.
Für Absolutpositionierungsaufgaben dürften die 28µm relevant sein, falls 
es darum geht, irgendwelche Änderungen zu messen, die 4µm.

Benjamin Nels schrieb:
> Ich bin auf ein Positions-Wirbelstromsensor gestoßen, dass laut
> Datenblatt eine Auflösung von 4µm hat und ein Linearitätsbereich von 28
> µm.

Mit "Linearitätsbereich" hast du mich neugierig gemacht. Davon steht 
allerdings nichts im Datenblatt. Dort steht "Linearität 28µm"


Wolfgang schrieb:
> Die Bezeichnung "Linearität" lässt vermuten, dass der gemessene Wert von
> einem idealen, linear arbeitenden Sensor um bis zu 28µm abweichen kann.

so ist es.


Hier die zugehörige Erklärung vom Hersteller des Sensors:
https://www.micro-epsilon.de/service/glossar/Linearitaet.html

Laut der Beschreibung sollte die Linearität eigentlich in % vom 
Messbereich angegeben sein, bei dir ist sie halt als absolutwert 
angegeben.

Wolfgang schrieb:
> Das kommt auf deine Anwendung an.
> Für Absolutpositionierungsaufgaben dürften die 28µm relevant sein, falls
> es darum geht, irgendwelche Änderungen zu messen, die 4µm.

Ja heißt das für mich, dass ich nicht genauer als 28 µm positionieren 
kann?

Oder kann ich auf 4µm genau positionieren, weil ich ja schon bei 4µm 
eine Spannungsänderung erfahre?!?!

Benjamin Nels schrieb:
> Oder kann ich auf 4µm genau positionieren, weil ich ja schon bei 4µm
> eine Spannungsänderung erfahre?!?!

Bei einer Abstandsänderung von 4µm bekommst du eine Spannungsänderung, 
die größer als das RMS-Rauschen deines Sensors ist, sofern du den Sensor 
mit voller Bandbreite betreibst (5 kHz). Wenn du das Sensorsignal 
filterst (kleinere Bandbreite, so dass ein Teil des Rauschens 
weggemittelt wird), dann kannst du auch schon etwas kleinere 
Abstandsänderungen auflösen.

Benjamin Nels schrieb:
> Ja heißt das für mich, dass ich nicht genauer als 28 µm positionieren
> kann?

In den Unterlagen von Micro-Epsilon ist es doch eigentlich ganz 
anschaulich beschrieben, und Wolfgang hat es auch schon angesprochen: 
wenn du eine Zweipunktkalibrierung mit den beiden Endpunkten deines 
Messbereichs machst (so dass deren Positionen "exakt" stimmen), dann 
verbleibt zwischen diesen beiden Endpunkten ein Linearitätsfehler von 
max. 28µm. Über den gesamten Messbereich wäre dann die 
Absolutgenauigkeit auf 28µm beschränkt. An den kalibrierten Endpunkten 
auf 4µm.

Wenn du jede Position deines Messbereichs kalibrieren würdest (d.h. die 
Nichtlinearität der Kennlinie in einer sehr aufwändigen Kalibrierung 
ausmisst), dann könntest du eine Absolutgenauigkeit von 4µm erreichen. 
Oder sogar noch bessere Werte, wenn du bereit bis, die Messbandbreite zu 
begrenzen.

Wenn du überhaupt nicht kalibrierst, dann sagt das Datenblatt imho 
nichts zur Absolutgenauigkeit aus (weil nur der Linearitätsfehler 
angegeben ist, aber nichts zu Offsetfehler und mittlerem 
Steigungsfehler).

Und kleine Positionsänderungen kannst du auf 4µm genau bestimmen.

Achim S. schrieb:
> Benjamin Nels schrieb:
> Oder kann ich auf 4µm genau positionieren, weil ich ja schon bei 4µm
> eine Spannungsänderung erfahre?!?!
>
> Bei einer Abstandsänderung von 4µm bekommst du eine Spannungsänderung,
> die größer als das RMS-Rauschen deines Sensors ist, sofern du den Sensor
> mit voller Bandbreite betreibst (5 kHz). Wenn du das Sensorsignal
> filterst (kleinere Bandbreite, so dass ein Teil des Rauschens
> weggemittelt wird), dann kannst du auch schon etwas kleinere
> Abstandsänderungen auflösen.
>
> Benjamin Nels schrieb:
> Ja heißt das für mich, dass ich nicht genauer als 28 µm positionieren
> kann?
>
> In den Unterlagen von Micro-Epsilon ist es doch eigentlich ganz
> anschaulich beschrieben, und Wolfgang hat es auch schon angesprochen:
> wenn du eine Zweipunktkalibrierung mit den beiden Endpunkten deines
> Messbereichs machst (so dass deren Positionen "exakt" stimmen), dann
> verbleibt zwischen diesen beiden Endpunkten ein Linearitätsfehler von
> max. 28µm. Über den gesamten Messbereich wäre dann die
> Absolutgenauigkeit auf 28µm beschränkt. An den kalibrierten Endpunkten
> auf 4µm.
> Wenn du jede Position deines Messbereichs kalibrieren würdest (d.h. die
> Nichtlinearität der Kennlinie in einer sehr aufwändigen Kalibrierung
> ausmisst), dann könntest du eine Absolutgenauigkeit von 4µm erreichen.
> Oder sogar noch bessere Werte, wenn du bereit bis, die Messbandbreite zu
> begrenzen.
> Wenn du überhaupt nicht kalibrierst, dann sagt das Datenblatt imho
> nichts zur Absolutgenauigkeit aus (weil nur der Linearitätsfehler
> angegeben ist, aber nichts zu Offsetfehler und mittlerem
> Steigungsfehler).
> Und kleine Positionsänderungen kannst du auf 4µm genau bestimmen.

Danke für deine Info aber wie kann ich denn kalibrieren? Wie misst man 
die nichtlinesrittö?  Sorry für die vll dummen Fragen.

Ist denn ein offsetfehler vorhanden? Oder mittlere steigungsfrhler, wie 
stelle ich das Fest?

Kann ich den sensor einfach in Betrieb nehmen und eine genauigkeit von 
28 micro m erwarten?

Benjamin Nels schrieb:
> Kann ich den sensor einfach in Betrieb nehmen und eine genauigkeit von
> 28 micro m erwarten?

Zuerst solltest du dir mal selbst darüber klar werden, ob du von 
Absolutgenauigkeit sprichst oder nicht.

Also: ist es dir wichtig, dass du die 0,5V am Ausgang genau bei 0,4mm 
Abstand hast. Und die 9,5V am Ausgang genau bei 2,4mm. Oder reicht es 
dir zu wissen, dass eine Spannungsänderung von 1V am Ausgang einer 
(relativen) Verschiebung von 222µm entspricht?

Wenn du von Absolutgenauigkeit sprichst und den Sensor kalibrieren 
willst, dann

- bringe deinen Sensor exakt 0,4mm vor die Metallfläche an und miss, ob 
er exakt 0,5V ausgibt. Wenn er davon abweicht ist diese Abweichung dein 
Offsetfehler. Wenn du dir diesen Offsetfehler merkst und bei zukünftigen 
Messungen herausrechnest, dann hast du diesen einen Punkt (den Anfang 
des Messbereichs) kalibriert.

- dann rück den Sensor exakt 2mm weiter weg (ans Messbereichsende) und 
miss nach, ob die Spannung sich um exakt 9V ändert. Die 
Spannungsänderung pro 2mm Abstandsänderung gibt die mittlere Steigung 
deiner Kennlinie. Wenn sie von 9V/2mm abweicht, dann ist das dein 
mittlerer Steigungsfehler. Wenn du dir auch diesen Fehler merkst und bei 
zukünftigen Messungen berücksichtigst, dann hast du damit die 
Zweipunktkalibrierung durchgeführt.

(Alle Zahlenangaben beziehen sich auf den DT3001-U2. Im Datenblatt sind 
ja diverse Sensoren aufgeführt mit unterschiedlichen Messbereichen und 
unterschiedlichen Ausgangssignalen. Wir wissen nicht, welchen von diesen 
Sensoren du tatsächlich benutzt)

Wenn du den Anfangs- und den Endwert des Messbereichs nachgemessen hast 
und dazwischen linear interplolierst, dann bleiben als Restfehler die 
28µm.

Wenn du den ganzen Messbereich nachgemessen hast und die nichtlineare 
Kennlinie korrigierst, dann kann deine Absolutgenauigkeit auch besser 
werden (je nachdem, wie genau du die nichtlineare Kennlinie nachgemessen 
hast).