Aktualności i przegląd rynku

Pomiar grubości powłok w technologii SIDSP (ang. Sensor-Integrated Digital Signal Processing – cyfrowe przetwarzanie sygnału zintegrowane z czujnikiem) – część 2

W pierwszej części artykułu porównaliśmy wady i zalety analogowych oraz cyfrowych pomiarów grubości powłoki, pisaliśmy też o niedoskonałości odczytów dokonywanych za pomocą analogowych mierników. W tym numerze opiszemy technologię cyfrową, która zapewnia doskonałą odporność na zakłócenia.

Zakłócenia elektromagnetyczne w miernictwie grubości powłok

Standard EN 61 000 zgodności elektromagnetycznej (EMC) definiuje prawne dyrektywy w zakresie bezpieczeństwa produktu oraz wydajności sprzętu elektrycznego pod względem elektromagnetycznych zakłóceń i odporności na elektromagnetyczne interferencje pochodzenia zewnętrznego. Mając zastosowanie do całego sprzętu elektronicznego, standard ten odnosi się do zakłóceń elektromagnetycznych o wysokiej częstotliwości (takich jak wytworzone przez VHF, telefon komórkowy lub TV), podczas gdy dokładność pomiaru grubości powłok podlega raczej zakłóceniom o niskiej częstotliwości. Interferencje o niskiej częstotliwości jednakże nie są brane uwagę w standardzie EN 61 000, co w rezultacie powoduje, że emisja fal o niskiej częstotliwości nie podlega testowaniu.

Odporność na zakłócenia: analogowe 20 mV czy cyfrowe 4000 mV? Konwencjonalne mierniki grubości powłok zazwyczaj przesyłają analogowy sygnał pomiarowy na poziomie ok. 0,02 V do jednostki przetwarzającej miernika. W przeciwieństwie do tego, systemy SIDSP® pracują przy poziomie cyfrowego sygnału na kablu ok. 4 V. W świetle tak znacząco zwiększonej siły sygnału będącej 200-krotnie większą, cyfrowy sygnał jako taki jest dużo lepiej chroniony przed zakłóceniem niż analogowy. Podczas gdy sygnał analogowy zawiera całkowitą informację pomiarową w formie fali ciągłych, sygnał cyfrowy składa się wyłącznie z kolejnych wartości (0 lub 1) zgodnie z poziomami napięcia 0 wolt lub 4 wolty. W kwestii sygnałów cyfrowych wystarczy po prostu rozróżnić te dwie sytuacje. Sygnał cyfrowy może podlegać zakłóceniu na jego poziomie niewiele poniżej 50 proc. bez jakiejkolwiek utraty informacji. Jeżeli, na przykład, przy pewnym zadaniu pomiarowym wymóg poziomu zakłóceń wynosi maksimum 1 proc. poziomu sygnału pomiarowego, limit tolerancji w przypadku sygnałów analogowych na kablu będzie osiągnięty już na poziomie 0,0002 wolta. Natomiast typowy sygnał cyfrowy o napięciu 4 wolty na kablu pozwala na zakłócenie do wysokości 2 woltów i to kompletnie niezależnie od 1-proc. limitu zakłóceń. W tym przykładzie sygnał cyfrowy umożliwia zwiększoną odporność na interferencję, będącą 10 000 razy większą w porównaniu z analogowym odpowiednikiem. Jeśli sygnał pomiarowy jest uszkodzony podczas transmisji do elektronicznego urządzenia miernika, wada ta pozostanie nie wykryta w przypadku sygnałów analogowych. W przeciwieństwie do tego, sensory SIDSP® zapewniają prawdziwość danych dzięki zastosowaniu kodów CRC wykrywających błędy. Podczas gdy proste procedury polegające na sprawdzeniu sumy pozwalają wyłącznie na zidentyfikowanie uszkodzonych danych, rozszerzone kody CRC umożliwiają korektę błędu do pewnego poziomu odchyleń. Nawet w wysoce mało prawdopodobnej sytuacji ciągłego zakłócenia sygnału na poziomie wyższym niż 50 proc. w efekcie uniemożliwiającym korektę, czujnik SIDSP® nie stworzy nieprawdziwego sygnału pomiarowego, ponieważ sygnał ten zostanie w sposób niezawodny wykryty i wiadomość o błędzie pojawi się jako „komunikacja sensora niemożliwa” (ang. sensor communication not possible). W przypadku mierników wykorzystujących analogową technologię sondy, poziomy zakłóceń porządku sygnału pomiarowego, tj. w zakresie ok. 20 mV, całkowicie „sfałszują” odczyt grubości i ta usterka na skutek błędu nie zostanie rzetelnie wykryta. W zasadzie, detekcja błędu jest w tym przypadku niemożliwa, podczas gdy technologia cyfrowa zapewnia prawie 100 proc. ochrony przed błędami.