Rõhu mõõtmisel võite märgata, et mõõtmistulemused ei kajasta kohe sisendrõhu muutusi või vastavad täielikult rõhu algolekusse naasmisel. Näiteks kui kasutate kaalu mõõtmiseks vannitoakaalu, vajab kaalu andur teie kaalu täpseks mõõtmiseks ja stabiliseerimiseks aega. Thereageerimisaegandur põhjustab esialgsete andmete kõikumist. Kui andur kohandub koormusega ja lõpetab andmetöötluse, näitavad näidud stabiilsemaid tulemusi.See ei ole anduri defekt, vaid paljude elektrooniliste mõõteseadmete tavaline omadus, eriti kui tegemist on reaalajas andmetöötlusega ja püsiseisundi saavutamisega. Seda nähtust võib nimetada anduri hüstereesiks.
Mis on rõhuandurite hüsterees?
Andurhüstereesavaldub tavaliselt siis, kui sisend (näiteks temperatuur või rõhk) muutub ja väljundsignaal ei järgne kohe sisendi muutusele või kui sisend naaseb algsesse olekusse, ei naase väljundsignaal täielikult algolekusse. . Seda nähtust on näha anduri tunnuskõveral, kus sisendi ja väljundi vahel on pigem mahajäänud silmusekujuline kõver kui sirgjoon. Täpsemalt, kui hakata suurendama sisendit mingist kindlast väärtusest, siis vastavalt suureneb ka anduri väljund. Kui aga sisend hakkab algpunkti tagasi vähenema, avastate, et väljundväärtused on redutseerimise käigus esialgsetest väljundväärtustest suuremad, moodustades tsükli võihüstereesi silmus. See näitab, et suurenemise ja kahanemise käigus vastab samale sisendväärtusele kaks erinevat väljundväärtust, mis on hüstereesi intuitiivne kuvamine.
Diagramm näitab väljundi ja surveanduri rakendatud rõhu vahelist suhet rõhu rakendamise protsessis, mis on esitatud hüstereesikõvera kujul. Horisontaaltelg tähistab anduri väljundit ja vertikaaltelg rakendatud rõhku. Punane kõver kujutab protsessi, kus anduri väljund suureneb järk-järgult suureneva rõhuga, näidates reaktsiooniteekonda madalast kõrge rõhuni. Sinine kõver näitab, et kui rakendatav rõhk hakkab langema, väheneb ka anduri väljund, kõrgelt rõhult tagasi madalale, mis kujutab anduri reaktsiooni rõhu mahalaadimisel. Kahe kõvera vaheline ala, hüstereesisilmus, näitab anduri väljundi erinevust samal rõhutasemel laadimise ja mahalaadimise ajal, mis on tavaliselt põhjustatud anduri materjali füüsikalistest omadustest ja sisemisest struktuurist.
Survehüstereesi põhjused
Hüstereesi nähtusrõhuanduridSeda mõjutavad peamiselt kaks peamist tegurit, mis on tihedalt seotud anduri füüsikaliste omaduste ja töömehhanismiga:
- Materjali elastne hüsterees Iga materjal läbib välisjõudude mõjul teataval määral elastse deformatsiooni, mis on materjali otsene reaktsioon rakendatavatele jõududele. Välise jõu eemaldamisel püüab materjal naasta algsesse olekusse. Kuid see taastumine ei ole täielik materjali sisestruktuuri ebaühtluse ja sisemise mikrostruktuuri kergete pöördumatute muutuste tõttu korduva laadimise ja mahalaadimise ajal. Selle tulemuseks on mehaanilise käitumise viivitus pidevate laadimis- ja mahalaadimisprotsesside ajalelastne hüsterees. See nähtus on eriti ilmne rakendusesrõhuandurid, kuna andurid peavad sageli täpselt mõõtma ja reageerima rõhumuutustele.
- Hõõrdumine Surveanduri mehaanilistes komponentides, eriti nendes, mis hõlmavad liikuvaid osi, on hõõrdumine vältimatu. See hõõrdumine võib tuleneda anduri sees olevatest kontaktidest, nagu libisevad kontaktpunktid, laagrid jne. Kui andur talub survet, võivad need hõõrdepunktid takistada anduri sisemiste mehaaniliste struktuuride vaba liikumist, põhjustades viivitust anduri reaktsiooni ja laagrite vahel. tegelik rõhk. Surve mahalaadimisel võivad samad hõõrdejõud takistada ka sisemiste konstruktsioonide kohest seiskumist, avaldades seega hüstereesi ka mahalaadimisfaasis.
Need kaks tegurit koos põhjustavad korduvate laadimis- ja mahalaadimiskatsete ajal andurites täheldatud hüstereesisilmust, mis on sageli eriti murettekitav rakendustes, kus täpsus ja korratavus on väga nõutud. Selle hüstereesi nähtuse mõju vähendamiseks on anduri hoolikas disain ja materjali valik ülioluline ning selle hüstereesi kompenseerimiseks rakendustes võib vaja minna ka tarkvaraalgoritme.
Hüstereesi nähtusrõhuanduridSeda mõjutavad erinevad tegurid, mis on otseselt seotud anduri füüsikaliste ja keemiliste omadustega ning selle töökeskkonnaga.
Millised tegurid põhjustavad anduri hüstereesi?
1. Materjali omadused
- Elastsusmoodul: materjali elastsusmoodul määrab jõu mõjul elastse deformatsiooni astme. Suurema elastsusmooduliga materjalid deformeeruvad vähem ja nendeelastne hüstereesvõib olla suhteliselt madalam.
- Poissoni suhe: Poissoni suhtarv kirjeldab materjalis külgkokkutõmbumise ja pikisuunalise pikenemise suhet, kui sellele mõjub jõud, mis mõjutab ka materjali käitumist peale- ja mahalaadimisel.
- Sisemine struktuur: materjali mikrostruktuur, sealhulgas kristallstruktuur, defektid ja lisandid, mõjutab selle mehaanilist käitumist ja hüstereesi omadusi.
2. Tootmisprotsess
- Töötlemise täpsus: anduri komponentide töötlemise täpsus mõjutab otseselt selle jõudlust. Suurema täpsusega komponendid sobivad paremini, vähendades täiendavat hõõrdumist ja pingekontsentratsiooni, mis on tingitud halvast sobivusest.
- Pinna karedus: pinnatöötluse kvaliteet, nagu pinnakaredus, mõjutab hõõrdumise suurust, mõjutades seeläbi anduri reageerimiskiirust ja hüstereesi.
- Temperatuurimuutused mõjutavad materjalide füüsikalisi omadusi, nagu elastsusmoodul ja hõõrdetegur. Kõrged temperatuurid muudavad materjalid üldiselt pehmemaks, vähendades elastsusmoodulit ja suurendades hõõrdumist, suurendades seeläbi hüstereesi. Madalad temperatuurid võivad vastupidi muuta materjalid kõvemaks ja rabedamaks, mõjutades hüstereesi erineval viisil.
3. Temperatuur
- Temperatuurimuutused mõjutavad materjalide füüsikalisi omadusi, nagu elastsusmoodul ja hõõrdetegur. Kõrged temperatuurid muudavad materjalid üldiselt pehmemaks, vähendades elastsusmoodulit ja suurendades hõõrdumist, suurendades seeläbi hüstereesi. Madalad temperatuurid võivad vastupidi muuta materjalid kõvemaks ja rabedamaks, mõjutades hüstereesi erineval viisil.
Riskid
Hüstereesi olemasolurõhuanduridvõib põhjustada mõõtmisvigu, mõjutades anduri täpsust ja töökindlust. Rakendustes, mis nõuavad ülitäpseid mõõtmisi, nagu täppistööstusprotsesside juhtimine ja kriitiliste meditsiiniseadmete jälgimine, võib hüsterees põhjustada olulisi mõõtmisvigu ja isegi põhjustada kogu mõõtmissüsteemi tõrke. Seetõttu on hüstereesi mõju mõistmine ja minimeerimine oluline osa seadme tõhusa ja täpse töö tagamiselrõhuandurid.
Rõhuandurite hüstereesi lahendused:
Et tagada võimalikult madal hüstereesiefektrõhuandurid, on tootjad võtnud mitmeid olulisi meetmeid, et optimeerida anduri jõudlust:
- Materjali valik: materjalide valik mängib hüstereesis otsustavat rolli. Seetõttu valivad tootjad hoolikalt andurite ehituses kasutatavaid põhimaterjale, nagu membraanid, tihendid ja täitevedelikud, et tagada nende minimaalne hüsterees erinevates töötingimustes.
- Disaini optimeerimine: parandades andurite konstruktsiooni, nagu membraanide kuju, suurus ja paksus, ning optimeerides tihendusmeetodeid, saavad tootjad tõhusalt vähendada hõõrdumise, staatilise hõõrdumise ja materjali deformatsiooni põhjustatud hüstereesi.
- Vananemisravi: äsja valmistatud anduritel võib esineda märkimisväärne esialgne hüsterees. Läbivananemise ravija spetsiifilisi testimisprogramme, saab materjale kiirendada, et stabiliseerida ja kohaneda, vähendades seega esialgset hüstereesi. Allolev pilt näitabXDB305käimasvananemise ravi.
- Range tootmiskontroll: Tolerantside ja kvaliteedi range kontrollimisega tootmisprotsessi ajal tagavad tootjad iga anduri järjepidevuse ja minimeerivad tootmismuutuste mõju hüstereesile.
- Täiustatud kalibreerimine ja kompenseerimine: mõned tootjad kasutavad täiustatud digitaalset kompensatsioonitehnoloogiat ja mitmepunktilise kalibreerimise meetodeid, et täpselt modelleerida ja korrigeerida andurite väljundite hüstereesi.
- Toimivuse testimine ja klassifitseerimine: kõik andurid läbivad üksikasjaliku testimise, et hinnata nende hüstereesi omadusi. Testitulemuste põhjal hinnatakse andureid, et turule jõuaks ainult kindlatele hüstereesistandarditele vastavad tooted.
- Kiirendatud kasutusea testimine: andurite tööstabiilsuse kontrollimiseks kogu nende eeldatava eluea jooksul viivad tootjad läbi proovide kiirendatud vananemise ja kasutusea katsed, et tagada hüstereesi püsimine vastuvõetavates piirides.
Need kõikehõlmavad meetmed aitavad tootjatel tõhusalt kontrollida ja vähendada hüstereesi nähtustrõhuanduridtagades, et andurid vastavad tegelikes rakendustes kõrgetele täpsus- ja töökindlusnõuetele.
Postitusaeg: mai-09-2024