Mērot spiedienu, jūs varat pamanīt, ka mērījumu rezultāti uzreiz neatspoguļo ieejas spiediena izmaiņas vai pilnībā atbilst, kad spiediens atgriežas sākotnējā stāvoklī. Piemēram, ja svara mērīšanai izmantojat vannas istabas svarus, svaru sensoram ir nepieciešams laiks, lai precīzi noteiktu un stabilizētu jūsu svara rādījumu. Thereakcijas laikssensora nobīde izraisa sākotnējo datu svārstības. Kad sensors pielāgojas slodzei un pabeidz datu apstrādi, rādījumi parādīs stabilākus rezultātus.Tas nav sensora defekts, bet gan daudzu elektronisko mērīšanas ierīču normāls raksturlielums, jo īpaši, ja tie ir saistīti ar datu apstrādi reāllaikā un līdzsvara stāvokļa sasniegšanu. Šo parādību var saukt par sensora histerēzi.
Kas ir histerēze spiediena sensoros?
Sensorshisterēzeparasti izpaužas, kad notiek ieejas izmaiņas (piemēram, temperatūra vai spiediens), un izejas signāls uzreiz neseko ieejas izmaiņām vai kad ieeja atgriežas sākotnējā stāvoklī, izejas signāls pilnībā neatgriežas sākotnējā stāvoklī. . Šo parādību var redzēt sensora raksturlīknē, kur starp ievadi un izvadi ir atpalikusi cilpas formas līkne, nevis taisna līnija. Konkrēti, ja sākat palielināt ievadi no noteiktas konkrētas vērtības, attiecīgi palielināsies arī sensora izeja. Tomēr, kad ievade sāk samazināties atpakaļ līdz sākotnējam punktam, jūs redzēsiet, ka samazināšanas procesa laikā izvades vērtības ir lielākas par sākotnējām izvades vērtībām, veidojot cilpu vaihisterēzes cilpa. Tas parāda, ka pieauguma un samazināšanas procesa laikā viena un tā pati ievades vērtība atbilst divām dažādām izvades vērtībām, kas ir intuitīvs histerēzes attēlojums.
Diagramma parāda attiecību starp izvadi un pielikto spiedienu spiediena sensorā spiediena pielikšanas procesa laikā, kas attēlota histerēzes līknes veidā. Horizontālā ass apzīmē sensora izvadi, bet vertikālā ass apzīmē pielietoto spiedienu. Sarkanā līkne attēlo procesu, kurā sensora jauda palielinās, pakāpeniski palielinot spiedienu, parādot reakcijas ceļu no zema uz augstu spiedienu. Zilā līkne norāda, ka pielietotajam spiedienam sākot samazināties, samazinās arī sensora jauda, no augsta spiediena atpakaļ uz zemu, attēlojot sensora reakciju spiediena izkraušanas laikā. Apgabals starp abām līknēm, histerēzes cilpa, parāda sensora izejas atšķirību vienā un tajā pašā spiediena līmenī iekraušanas un izkraušanas laikā, ko parasti izraisa sensora materiāla fiziskās īpašības un iekšējā struktūra.
Spiediena histerēzes iemesli
Histerēzes fenomens iekšāspiediena sensoriTo galvenokārt ietekmē divi galvenie faktori, kas ir cieši saistīti ar sensora fizikālajām īpašībām un darbības mehānismu:
- Materiāla elastīgā histerēze Jebkurš materiāls tiks pakļauts zināmai elastīgai deformācijai, ja tas tiek pakļauts ārējiem spēkiem, kas ir tieša materiāla reakcija uz pieliktajiem spēkiem. Kad ārējais spēks tiek noņemts, materiāls mēģina atgriezties sākotnējā stāvoklī. Tomēr šī atveseļošanās nav pilnīga, jo materiāla iekšējā struktūra ir nevienmērīga un iekšējās mikrostruktūras nelielas neatgriezeniskas izmaiņas atkārtotas iekraušanas un izkraušanas laikā. Tas izraisa mehāniskās uzvedības nobīdi nepārtrauktas iekraušanas un izkraušanas procesos, kas pazīstami kāelastīgā histerēze. Šī parādība ir īpaši acīmredzama, piemērojotspiediena sensori, jo sensoriem bieži ir precīzi jāmēra spiediena izmaiņas un jāreaģē uz tām.
- Berze Spiediena sensora mehāniskajos komponentos, īpaši tajos, kas ietver kustīgas daļas, berze ir neizbēgama. Šī berze var rasties no kontaktiem sensorā, piemēram, slīdošiem kontaktpunktiem, gultņiem utt. Kad sensors iztur spiedienu, šie berzes punkti var kavēt sensora iekšējo mehānisko konstrukciju brīvu kustību, radot aizkavi starp sensora reakciju un faktiskais spiediens. Kad spiediens tiek izkrauts, tie paši berzes spēki var arī neļaut iekšējām konstrukcijām nekavējoties apstāties, tādējādi arī izkraušanas fāzes laikā parādot histerēzi.
Šie divi faktori kopā rada histerēzes cilpu, kas novērota sensoros atkārtotu iekraušanas un izkraušanas testu laikā, kas bieži vien rada īpašas bažas lietojumos, kur ir ļoti pieprasīta precizitāte un atkārtojamība. Lai samazinātu šīs histerēzes fenomena ietekmi, ļoti svarīga ir rūpīga sensora konstrukcija un materiāla izvēle, un var būt nepieciešami arī programmatūras algoritmi, lai kompensētu šo histerēzi lietojumprogrammās.
Histerēzes fenomens iekšāspiediena sensoriietekmē dažādi faktori, kas tieši saistīti ar sensora fizikālajām un ķīmiskajām īpašībām un tā darbības vidi.
Kādi faktori izraisa sensora histerēzi?
1. Materiāla īpašības
- Elastības modulis: materiāla elastības modulis nosaka elastības deformācijas pakāpi, kad tas tiek pakļauts spēkam. Materiāli ar lielāku elastības moduli mazāk deformējas, un toelastīgā histerēzevarētu būt salīdzinoši zemāks.
- Puasona koeficients: Puasona koeficients raksturo sānu saraušanās attiecību pret garenisko pagarinājumu materiālā, ja tas tiek pakļauts spēkam, kas arī ietekmē materiāla uzvedību iekraušanas un izkraušanas laikā.
- Iekšējā struktūra: materiāla mikrostruktūra, tostarp kristāla struktūra, defekti un ieslēgumi, ietekmē tā mehānisko uzvedību un histerēzes īpašības.
2. Ražošanas process
- Apstrādes precizitāte: sensora komponentu apstrādes precizitāte tieši ietekmē tā veiktspēju. Komponenti ar augstāku precizitāti pieguļ labāk, samazinot papildu berzi un sprieguma koncentrāciju, ko izraisa slikta saderība.
- Virsmas raupjums: virsmas apstrādes kvalitāte, piemēram, virsmas raupjums, ietekmē berzes lielumu, tādējādi ietekmējot sensora reakcijas ātrumu un histerēzi.
- Temperatūras izmaiņas ietekmē materiālu fizikālās īpašības, piemēram, elastības moduli un berzes koeficientu. Augsta temperatūra parasti padara materiālus mīkstākus, samazinot elastības moduli un palielinot berzi, tādējādi palielinot histerēzi. Un otrādi, zemas temperatūras var padarīt materiālus cietākus un trauslākus, dažādi ietekmējot histerēzi.
3. Temperatūra
- Temperatūras izmaiņas ietekmē materiālu fizikālās īpašības, piemēram, elastības moduli un berzes koeficientu. Augsta temperatūra parasti padara materiālus mīkstākus, samazinot elastības moduli un palielinot berzi, tādējādi palielinot histerēzi. Un otrādi, zemas temperatūras var padarīt materiālus cietākus un trauslākus, dažādi ietekmējot histerēzi.
Riski
Histerēzes klātbūtne iekšāspiediena sensorivar izraisīt mērījumu kļūdas, ietekmējot sensora precizitāti un uzticamību. Lietojumprogrammās, kurās nepieciešami augstas precizitātes mērījumi, piemēram, precīza rūpnieciskā procesa kontrole un kritisko medicīnisko iekārtu uzraudzība, histerēze var izraisīt ievērojamas mērījumu kļūdas un pat izraisīt visas mērīšanas sistēmas atteici. Tāpēc histerēzes ietekmes izpratne un samazināšana ir galvenā sastāvdaļa efektīvas un precīzas darbības nodrošināšanaispiediena sensori.
Risinājumi histerēzei spiediena sensoros:
Lai nodrošinātu zemāko iespējamo histerēzes efektuspiediena sensori, ražotāji ir veikuši vairākus galvenos pasākumus, lai optimizētu sensora veiktspēju:
- Materiālu izvēle: materiālu izvēlei ir izšķiroša nozīme histerēzē. Tāpēc ražotāji rūpīgi izvēlas sensoru konstrukcijā izmantotos galvenos materiālus, piemēram, diafragmas, blīves un uzpildes šķidrumus, lai nodrošinātu, ka dažādos darba apstākļos tiem ir minimāla histerēze.
- Dizaina optimizācija: uzlabojot sensoru konstrukciju, piemēram, diafragmu formu, izmēru un biezumu, kā arī optimizējot blīvēšanas metodes, ražotāji var efektīvi samazināt berzes, statiskās berzes un materiāla deformācijas izraisīto histerēzi.
- Novecošanās apstrāde: jaunizveidotie sensori var uzrādīt ievērojamu sākotnējo histerēzi. Caurnovecošanās ārstēšanaun īpašas testēšanas programmas, materiālus var paātrināt, lai stabilizētu un pielāgotos, tādējādi samazinot šo sākotnējo histerēzi. Zemāk redzamajā attēlā parādītsXDB305notieknovecošanās ārstēšana.
- Stingra ražošanas kontrole: Stingri kontrolējot pielaides un kvalitāti ražošanas procesa laikā, ražotāji nodrošina katra sensora konsekvenci un samazina ražošanas izmaiņu ietekmi uz histerēzi.
- Uzlabota kalibrēšana un kompensācija: daži ražotāji izmanto progresīvu digitālo kompensācijas tehnoloģiju un vairāku punktu kalibrēšanas metodes, lai precīzi modelētu un koriģētu histerēzi sensoru izvados.
- Veiktspējas pārbaude un klasifikācija: visiem sensoriem tiek veikta detalizēta pārbaude, lai novērtētu to histerēzes raksturlielumus. Pamatojoties uz testa rezultātiem, sensori tiek klasificēti, lai nodrošinātu, ka tirgū tiek izlaisti tikai tādi produkti, kas atbilst īpašiem histerēzes standartiem.
- Paātrinātā kalpošanas laika pārbaude: lai pārbaudītu sensoru darbības stabilitāti visā to paredzamajā kalpošanas laikā, ražotāji veic paātrinātas novecošanas un kalpošanas laika pārbaudes paraugiem, lai nodrošinātu, ka histerēze paliek pieļaujamās robežās.
Šie visaptverošie pasākumi palīdz ražotājiem efektīvi kontrolēt un samazināt histerēzes parādībuspiediena sensori, nodrošinot, ka sensori atbilst augstas precizitātes un uzticamības prasībām faktiskajos lietojumos.
Ievietošanas laiks: 09.09.2024