Təzyiq ölçərkən, ölçmə nəticələrinin giriş təzyiqindəki dəyişiklikləri dərhal əks etdirmədiyini və ya təzyiqin ilkin vəziyyətinə qayıtdığı zaman tam uyğun olmadığını görə bilərsiniz. Məsələn, çəki ölçmək üçün vanna otağı tərəzisindən istifadə edərkən tərəzinin sensoru çəkinizin oxunmasını dəqiq hiss etmək və sabitləşdirmək üçün vaxt tələb edir. Thecavab müddətisensorun ilkin məlumat dəyişmələrinə səbəb olur. Sensor yükə uyğunlaşdıqdan və məlumatların işlənməsini tamamladıqdan sonra oxunuşlar daha sabit nəticələr göstərəcək.Bu, sensorun qüsuru deyil, bir çox elektron ölçmə cihazlarının normal xüsusiyyətidir, xüsusən də real vaxt rejimində məlumatların işlənməsi və sabit vəziyyətə nail olmaq. Bu fenomeni sensor histerezisi adlandırmaq olar.
Təzyiq sensorlarında histerezis nədir?
Sensorhisterezisadətən girişdə dəyişiklik olduqda (temperatur və ya təzyiq kimi) və çıxış siqnalı giriş dəyişikliyinə dərhal əməl etmədikdə və ya giriş orijinal vəziyyətinə qayıtdıqda çıxış siqnalı tam olaraq ilkin vəziyyətinə qayıtmadıqda özünü göstərir. . Bu fenomeni sensorun xarakterik əyrisində görmək olar, burada giriş və çıxış arasında düz xətt deyil, geridə qalan döngə formalı əyri var. Xüsusilə, girişi müəyyən bir xüsusi dəyərdən artırmağa başlasanız, sensorun çıxışı da müvafiq olaraq artacaq. Bununla belə, giriş orijinal nöqtəsinə geri dönməyə başlayanda, azalma prosesi zamanı çıxış dəyərlərinin orijinal çıxış dəyərlərindən yüksək olduğunu görəcəksiniz, bir döngə və yahisterezis döngəsi. Bu onu göstərir ki, artan və azalan proses zamanı eyni giriş dəyəri iki fərqli çıxış qiymətinə uyğun gəlir ki, bu da histerezin intuitiv ekranıdır.
Diaqram, histerezis əyrisi şəklində təmsil olunan təzyiq tətbiqi prosesi zamanı təzyiq sensorunda çıxış və tətbiq olunan təzyiq arasındakı əlaqəni göstərir. Üfüqi ox sensorun çıxışını, şaquli ox isə tətbiq olunan təzyiqi təmsil edir. Qırmızı əyri, aşağı təzyiqdən yüksək təzyiqə cavab yolunu göstərən, sensor çıxışının tədricən artan təzyiqlə artdığı prosesi təmsil edir. Mavi əyri onu göstərir ki, tətbiq olunan təzyiq azalmağa başlayanda sensorun çıxışı da təzyiqin boşaldılması zamanı sensorun reaksiyasını təsvir edərək yüksək təzyiqdən aşağıya doğru azalır. İki əyri arasındakı sahə, histerezis döngəsi, adətən sensor materialının fiziki xassələri və daxili quruluşundan qaynaqlanan yükləmə və boşaltma zamanı eyni təzyiq səviyyəsində sensorun çıxışındakı fərqi göstərir.
Təzyiq histerezinin səbəbləri
Histerezis fenomenitəzyiq sensorlarıƏsasən sensorun fiziki xassələri və işləmə mexanizmi ilə sıx əlaqəli olan iki əsas amil təsir edir:
- Materialın elastik histerizisi Hər hansı bir material xarici qüvvələrə məruz qaldıqda müəyyən dərəcədə elastik deformasiyaya məruz qalacaq, materialın tətbiq olunan qüvvələrə birbaşa cavabı. Xarici qüvvə çıxarıldıqda, material orijinal vəziyyətinə qayıtmağa çalışır. Lakin materialın daxili strukturunun qeyri-bərabərliyi və təkrar yükləmə-boşaltma zamanı daxili mikrostrukturda cüzi geri dönməz dəyişikliklərə görə bu bərpa tamamlanmır. Bu, kimi tanınan davamlı yükləmə və boşaltma prosesləri zamanı mexaniki davranış məhsuldarlığında geriləmə ilə nəticələnirelastik histerezis. Bu fenomen xüsusilə tətbiqində özünü göstərirtəzyiq sensorları, çünki sensorlar tez-tez təzyiq dəyişikliklərini dəqiq ölçməli və reaksiya verməlidirlər.
- Sürtünmə Təzyiq sensorunun mexaniki komponentlərində, xüsusən də hərəkət edən hissələri əhatə edən hissələrdə sürtünmə qaçılmazdır. Bu sürtünmə sensorun içindəki kontaktlardan, məsələn sürüşən təmas nöqtələrindən, podşipniklərdən və s. yarana bilər. Sensor təzyiqə məruz qaldıqda, bu sürtünmə nöqtələri sensorun daxili mexaniki strukturlarının sərbəst hərəkətinə mane ola bilər və sensorun reaksiyası ilə sensorun reaksiyası arasında gecikməyə səbəb ola bilər. faktiki təzyiq. Təzyiq boşaldıqda, eyni sürtünmə qüvvələri daxili strukturların dərhal dayanmasına mane ola bilər, beləliklə, boşaltma mərhələsində histerezis də nümayiş etdirir.
Bu iki amil birlikdə təkrar yükləmə və boşaltma sınaqları zamanı sensorlarda müşahidə olunan histerezis döngəsinə səbəb olur ki, bu da dəqiqlik və təkrarlanma qabiliyyətinin yüksək tələb olunduğu tətbiqlərdə çox vaxt xüsusi narahatlıq doğuran xüsusiyyətdir. Bu histerezis fenomeninin təsirini azaltmaq üçün sensor üçün diqqətli dizayn və material seçimi çox vacibdir və tətbiqlərdə bu histerezisi kompensasiya etmək üçün proqram alqoritmləri də tələb oluna bilər.
Histerezis fenomenitəzyiq sensorlarısensorun fiziki-kimyəvi xassələri və iş mühiti ilə birbaşa bağlı olan müxtəlif amillərdən təsirlənir.
Sensor histerezinə hansı amillər səbəb olur?
1. Material xassələri
- Elastik modul: Materialın elastik modulu qüvvəyə məruz qaldıqda elastik deformasiyanın dərəcəsini müəyyən edir. Daha yüksək elastik modullu materiallar daha az deformasiya olunur və onlarınelastik histerezisnisbətən aşağı ola bilər.
- Puasson nisbəti: Poisson nisbəti, yükə məruz qaldıqda materialda yanal büzülmənin uzununa uzanmasına nisbətini təsvir edir və bu da yükləmə və boşaltma zamanı materialın davranışına təsir göstərir.
- Daxili struktur: Kristal strukturu, qüsurları və daxilolmaları da daxil olmaqla materialın mikro strukturu onun mexaniki davranışına və histerezis xüsusiyyətlərinə təsir göstərir.
2. İstehsal prosesi
- Emal dəqiqliyi: Sensor komponentinin işlənməsinin dəqiqliyi onun performansına birbaşa təsir göstərir. Daha yüksək dəqiqliyə malik komponentlər daha yaxşı oturur, zəif uyğunlaşma nəticəsində yaranan əlavə sürtünmə və gərginlik konsentrasiyasını azaldır.
- Səthin pürüzlülüyü: Səthin pürüzlülüyü kimi səth müalicəsinin keyfiyyəti sürtünmənin böyüklüyünə təsir edir və bununla da sensorun reaksiya sürətinə və histerezinə təsir göstərir.
- Temperatur dəyişiklikləri materialların elastik modulu və sürtünmə əmsalı kimi fiziki xüsusiyyətlərinə təsir göstərir. Yüksək temperaturlar ümumiyyətlə materialları daha yumşaq edir, elastik modulu azaldır və sürtünməni artırır, bununla da histerezi artırır. Əksinə, aşağı temperaturlar materialları daha sərt və daha kövrək edə bilər, histerezise müxtəlif yollarla təsir edə bilər.
3. Temperatur
- Temperatur dəyişiklikləri materialların elastik modulu və sürtünmə əmsalı kimi fiziki xüsusiyyətlərinə təsir göstərir. Yüksək temperaturlar ümumiyyətlə materialları daha yumşaq edir, elastik modulu azaldır və sürtünməni artırır, bununla da histerezi artırır. Əksinə, aşağı temperaturlar materialları daha sərt və daha kövrək edə bilər, histerezise müxtəlif yollarla təsir edə bilər.
Risklər
İçində histerezinin olmasıtəzyiq sensorlarısensorun dəqiqliyinə və etibarlılığına təsir edən ölçmə xətalarına səbəb ola bilər. Dəqiq sənaye prosesinə nəzarət və kritik tibbi avadanlıqların monitorinqi kimi yüksək dəqiqlikli ölçmələr tələb edən tətbiqlərdə histerezis əhəmiyyətli ölçmə xətalarına səbəb ola bilər və hətta bütün ölçmə sisteminin sıradan çıxmasına səbəb ola bilər. Buna görə də, histerisis təsirini başa düşmək və minimuma endirmək, idarəetmənin səmərəli və dəqiq işləməsini təmin etməyin əsas hissəsidir.təzyiq sensorları.
Təzyiq sensorlarında histerezis üçün həllər:
Mümkün olan ən aşağı histerez effektlərini təmin etməktəzyiq sensorları, istehsalçılar sensorun işini optimallaşdırmaq üçün bir neçə əsas tədbir görmüşlər:
- Material seçimi: Materialların seçimi histerezisdə həlledici rol oynayır. Buna görə də, istehsalçılar müxtəlif iş şəraitində minimal histerezis nümayiş etdirmələrini təmin etmək üçün diafraqmalar, möhürlər və doldurma mayeləri kimi sensor konstruksiyasında istifadə olunan əsas materialları diqqətlə seçirlər.
- Dizaynın optimallaşdırılması: Diafraqmaların forması, ölçüsü və qalınlığı kimi sensorların struktur dizaynını təkmilləşdirməklə və sızdırmazlıq üsullarını optimallaşdırmaqla istehsalçılar sürtünmə, statik sürtünmə və material deformasiyası nəticəsində yaranan histerezi effektiv şəkildə azalda bilərlər.
- Yaşlanma müalicəsi: Yeni istehsal edilmiş sensorlar əhəmiyyətli ilkin histerezis nümayiş etdirə bilər. vasitəsiləqocalma müalicəsivə xüsusi sınaq proqramları, materialları sabitləşdirmək və uyğunlaşdırmaq üçün sürətləndirilə bilər, beləliklə, bu ilkin histerezisi azaldır. Aşağıdakı şəkil göstərirXDB305keçirqocalma müalicəsi.
- Ciddi istehsal nəzarəti: İstehsal prosesi zamanı tolerantlıqlara və keyfiyyətə ciddi nəzarət etməklə istehsalçılar hər bir sensorun ardıcıllığını təmin edir və istehsal dəyişikliklərinin histerezis üzərində təsirini minimuma endirirlər.
- Qabaqcıl kalibrləmə və kompensasiya: Bəzi istehsalçılar sensor çıxışlarında histerisi dəqiq modelləşdirmək və düzəltmək üçün qabaqcıl rəqəmsal kompensasiya texnologiyasından və çox nöqtəli kalibrləmə üsullarından istifadə edirlər.
- Performans testi və qiymətləndirmə: Bütün sensorlar histerez xüsusiyyətlərini qiymətləndirmək üçün ətraflı sınaqdan keçir. Test nəticələrinə əsasən, sensorlar yalnız xüsusi histerezis standartlarına cavab verən məhsulların bazara çıxarılmasını təmin etmək üçün təsnif edilir.
- Sürətləndirilmiş həyat testi: Sensorların gözlənilən ömrü boyu performans sabitliyini yoxlamaq üçün istehsalçılar histerezinin məqbul hədlər daxilində qalmasını təmin etmək üçün nümunələr üzərində sürətləndirilmiş yaşlanma və həyat sınaqları keçirirlər.
Bu kompleks tədbirlər istehsalçılara histerezis fenomenini effektiv şəkildə idarə etməyə və azaltmağa kömək edirtəzyiq sensorları, sensorların faktiki tətbiqlərdə yüksək dəqiqlik və etibarlılıq tələblərinə cavab verməsini təmin etmək.
Göndərmə vaxtı: 09 may 2024-cü il