Қысымды өлшеу кезінде өлшеу нәтижелері кіріс қысымындағы өзгерістерді бірден көрсетпейтінін немесе қысым бастапқы күйіне оралған кезде толық сәйкес келетінін байқай аласыз. Мысалы, салмақты өлшеу үшін ванна таразысын пайдаланған кезде таразының сенсоры салмағыңыздың көрсеткішін дәл сезіну және тұрақтандыру үшін уақытты қажет етеді. Theжауап беру уақытыдатчигі бастапқы деректер ауытқуларына әкеледі. Сенсор жүктемені реттеп, деректерді өңдеуді аяқтағаннан кейін, көрсеткіштер тұрақты нәтижелерді көрсетеді.Бұл сенсордың ақауы емес, көптеген электрондық өлшеу құрылғыларының қалыпты сипаттамасы, әсіресе деректерді нақты уақыт режимінде өңдеу және тұрақты күйге жету кезінде. Бұл құбылысты сенсорлық гистерезис деп атауға болады.
Қысым сенсорларындағы гистерезис дегеніміз не?
Датчикгистерезисәдетте кірістің өзгеруі (температура немесе қысым сияқты) болғанда және шығыс сигналы кіріс өзгерісін бірден қадағаламағанда немесе кіріс бастапқы күйіне оралғанда, шығыс сигналы өзінің бастапқы күйіне толығымен оралмағанда көрінеді. . Бұл құбылысты сенсордың сипаттамалық қисығынан көруге болады, мұнда кіріс пен шығыс арасында түзу емес, артта қалған ілмек тәрізді қисық бар. Атап айтқанда, кірісті белгілі бір нақты мәннен көбейте бастасаңыз, сенсордың шығысы да сәйкесінше артады. Дегенмен, кіріс бастапқы нүктеге қайта төмендей бастағанда, қысқарту процесі кезінде шығыс мәндерінің бастапқы шығыс мәндерінен жоғары болатынын байқайсыз, цикл немесегистерезис циклі. Бұл ұлғаю және кему процесі кезінде бірдей кіріс мәнінің екі түрлі шығыс мәніне сәйкес келетінін көрсетеді, бұл гистерезистің интуитивті көрінісі.
Диаграмма қысымды қолдану процесі кезінде қысым датчикіндегі шығыс пен қолданылатын қысым арасындағы байланысты көрсетеді, гистерезис қисығы түрінде көрсетілген. Көлденең ось датчик шығысын, ал тік ось қолданылған қысымды білдіреді. Қызыл қисық төмен қысымнан жоғары қысымға дейінгі жауап жолын көрсететін қысымның бірте-бірте жоғарылауымен сенсор шығысы арта түсетін процесті білдіреді. Көк қисық қолданылған қысым төмендей бастағанда, сенсордың шығысы да төмендейтінін көрсетеді, қысымды түсіру кезінде сенсордың реакциясын бейнелейтін жоғары қысымнан төменге дейін. Екі қисық арасындағы аумақ, гистерезис контуры, әдетте сенсор материалының физикалық қасиеттері мен ішкі құрылымына байланысты тиеу және түсіру кезінде бірдей қысым деңгейінде сенсор шығысындағы айырмашылықты көрсетеді.
Қысым гистерезисінің себептері
Гистерезис құбылысықысым сенсорларынегізінен екі негізгі фактор әсер етеді, олар датчиктің физикалық қасиеттерімен және жұмыс механизмімен тығыз байланысты:
- Материалдың серпімді гистерезисі Кез келген материал сыртқы күштерге әсер еткенде белгілі дәрежеде серпімді деформацияға ұшырайды, материалдың әсер ететін күштерге тікелей реакциясы. Сыртқы күш жойылған кезде материал бастапқы күйіне оралуға тырысады. Бірақ бұл қалпына келтіру материалдың ішкі құрылымының біркелкі болмауына және қайталап тиеу және түсіру кезінде ішкі микроқұрылымның шамалы қайтымсыз өзгеруіне байланысты аяқталмайды. Бұл үздіксіз тиеу және түсіру процестері кезінде механикалық мінез-құлық шығысының артта қалуына әкеледі, деп аталадысерпімді гистерезис. Бұл құбылыс әсіресе қолдануда айқын көрінедіқысым сенсорлары, өйткені датчиктер жиі қысымның өзгеруіне дәл өлшеп, жауап беруі керек.
- Үйкеліс Қысым сенсорының механикалық құрамдас бөліктерінде, әсіресе қозғалатын бөліктерінде, үйкеліс сөзсіз. Бұл үйкеліс сенсордағы контактілерден болуы мүмкін, мысалы, сырғымалы түйіспе нүктелері, мойынтіректер және т.б. Датчик қысымды көтерген кезде, бұл үйкеліс нүктелері сенсордың ішкі механикалық құрылымдарының еркін қозғалысына кедергі келтіріп, сенсордың жауабы мен датчиктің реакциясы арасындағы кідіріс тудыруы мүмкін. нақты қысым. Қысым түсірілген кезде, бірдей үйкеліс күштері ішкі құрылымдардың бірден тоқтап қалуына кедергі келтіруі мүмкін, осылайша түсіру фазасында гистерезис көрсетеді.
Бұл екі фактор бірге қайталанатын жүктеу және түсіру сынақтары кезінде сенсорларда байқалатын гистерезис цикліне әкеледі, бұл дәлдік пен қайталанымдылық жоғары талап етілетін қолданбаларда жиі ерекше алаңдаушылық туғызады. Бұл гистерезис құбылысының әсерін азайту үшін сенсор үшін мұқият дизайн және материалды таңдау өте маңызды және қолданбалардағы бұл гистерезистің орнын толтыру үшін бағдарламалық жасақтама алгоритмдері де қажет болуы мүмкін.
Гистерезис құбылысықысым сенсорларысенсордың физикалық және химиялық қасиеттеріне және оның жұмыс ортасына тікелей байланысты әртүрлі факторлар әсер етеді.
Қандай факторлар сенсорлық гистерезиске әкеледі?
1. Материалдық қасиеттер
- Серпімділік модулі: материалдың серпімділік модулі күш әсерінен серпімді деформация дәрежесін анықтайды. Серпімділік модулі жоғары материалдар аз деформацияланады және олардыңсерпімді гистерезиссалыстырмалы түрде төмен болуы мүмкін.
- Пуассон қатынасы: Пуассон қатынасы материалдың күшке ұшыраған кездегі бүйірлік жиырылу мен бойлық ұзаруға қатынасын сипаттайды, бұл материалдың тиеу және түсіру кезіндегі әрекетіне де әсер етеді.
- Ішкі құрылым: Кристалл құрылымын, ақауларды және қосындыларды қоса алғанда, материалдың микроқұрылымы оның механикалық әрекетіне және гистерезис сипаттамаларына әсер етеді.
2. Өндіріс процесі
- Өңдеу дәлдігі: сенсор құрамдас бөліктерін өңдеу дәлдігі оның өнімділігіне тікелей әсер етеді. Дәлдігі жоғары құрамдас бөліктер жақсырақ орналасады, бұл нашар сәйкестіктен туындаған қосымша үйкеліс пен кернеу концентрациясын азайтады.
- Бетінің кедір-бұдырлығы: бетінің кедір-бұдыры сияқты бетті өңдеу сапасы үйкеліс шамасына әсер етеді, осылайша сенсордың жауап беру жылдамдығына және гистерезиске әсер етеді.
- Температураның өзгеруі материалдардың физикалық қасиеттеріне әсер етеді, мысалы, серпімділік модулі және үйкеліс коэффициенті. Жоғары температура әдетте материалдарды жұмсақ етеді, серпімділік модулін азайтады және үйкелісті арттырады, осылайша гистерезисті арттырады. Керісінше, төмен температура материалдардың қаттырақ және сынғыш болуы мүмкін, бұл гистерезиске әртүрлі жолдармен әсер етеді.
3. Температура
- Температураның өзгеруі материалдардың физикалық қасиеттеріне әсер етеді, мысалы, серпімділік модулі және үйкеліс коэффициенті. Жоғары температура әдетте материалдарды жұмсақ етеді, серпімділік модулін азайтады және үйкелісті арттырады, осылайша гистерезисті арттырады. Керісінше, төмен температура материалдардың қаттырақ және сынғыш болуы мүмкін, бұл гистерезиске әртүрлі жолдармен әсер етеді.
Тәуекелдер
Гистерезистің болуықысым сенсорларысенсордың дәлдігі мен сенімділігіне әсер ететін өлшеу қателіктерін тудыруы мүмкін. Өнеркәсіптік процесті дәлдікпен басқару және маңызды медициналық жабдықты бақылау сияқты жоғары дәлдікті өлшеуді қажет ететін қолданбаларда гистерезис елеулі өлшеу қателеріне әкелуі мүмкін және тіпті бүкіл өлшеу жүйесінің істен шығуына әкелуі мүмкін. Сондықтан гистерезистің әсерін түсіну және азайту - тиімді және дәл жұмысын қамтамасыз етудің негізгі бөлігі.қысым сенсорлары.
Қысым сенсорларындағы гистерезис үшін шешімдер:
Ең төменгі гистерезис әсерлерін қамтамасыз ету үшінқысым сенсорлары, өндірушілер сенсор жұмысын оңтайландыру үшін бірнеше негізгі шараларды қабылдады:
- Материалды таңдау: Гистерезис кезінде материалды таңдау шешуші рөл атқарады. Сондықтан өндірушілер әртүрлі жұмыс жағдайларында минималды гистерезис көрсететініне көз жеткізу үшін диафрагмалар, тығыздағыштар және толтыру сұйықтықтары сияқты сенсор құрылысында қолданылатын негізгі материалдарды мұқият таңдайды.
- Дизайнды оңтайландыру: диафрагмалардың пішіні, өлшемі және қалыңдығы сияқты датчиктердің құрылымдық дизайнын жақсарту және тығыздау әдістерін оңтайландыру арқылы өндірушілер үйкеліс, статикалық үйкеліс және материал деформациясы нәтижесінде пайда болатын гистерезисті тиімді азайта алады.
- Қартаюды өңдеу: Жаңадан шығарылған сенсорлар айтарлықтай бастапқы гистерезис көрсетуі мүмкін. арқылықартаюды емдеужәне арнайы тестілеу бағдарламаларын, материалдарды тұрақтандыру және бейімдеу үшін жеделдетуге болады, осылайша бұл бастапқы гистерезис азайтады. Төмендегі суретте көрсетілгенXDB305өтудеқартаюды емдеу.
- Қатаң өндірістік бақылау: Өндіріс процесінде төзімділік пен сапаны қатаң бақылай отырып, өндірушілер әрбір сенсордың үйлесімділігін қамтамасыз етеді және өндіріс өзгерістерінің гистерезиске әсерін барынша азайтады.
- Жетілдірілген калибрлеу және өтемақы: Кейбір өндірушілер сенсор шығыстарындағы гистерезисті дәл модельдеу және түзету үшін озық сандық өтемақы технологиясын және көп нүктелі калибрлеу әдістерін пайдаланады.
- Өнімділікті тексеру және бағалау: Барлық сенсорлар гистерезис сипаттамаларын бағалау үшін егжей-тегжейлі сынақтан өтеді. Сынақ нәтижелеріне сүйене отырып, сенсорлар нарыққа белгілі бір гистерезис стандарттарына сәйкес келетін өнімдер ғана шығарылуын қамтамасыз ету үшін бағаланады.
- Жеделдетілген қызмет мерзімін сынау: Сенсорлардың күтілетін қызмет мерзімі бойы жұмысының тұрақтылығын тексеру үшін өндірушілер гистерезистің қолайлы шектерде сақталуын қамтамасыз ету үшін үлгілерде жедел қартаю және қызмет ету сынақтарын жүргізеді.
Бұл кешенді шаралар өндірушілерге гистерезис құбылысын тиімді бақылауға және азайтуға көмектеседіқысым сенсорлары, сенсорлардың нақты қолданбаларда жоғары дәлдік пен сенімділік талаптарына сай болуын қамтамасыз ету.
Жіберу уақыты: 09 мамыр 2024 ж