Sa pagsukat ng presyon, maaari mong mapansin na ang mga resulta ng pagsukat ay hindi agad nagpapakita ng mga pagbabago sa presyon ng input o ganap na tumutugma kapag ang presyon ay bumalik sa orihinal nitong estado. Halimbawa, kapag gumagamit ng sukat sa banyo upang sukatin ang timbang, ang sensor ng timbangan ay nangangailangan ng oras upang tumpak na maramdaman at ma-stabilize ang pagbabasa ng iyong timbang. Angoras ng pagtugonng sensor ay humahantong sa mga paunang pagbabago ng data. Kapag ang sensor ay nag-adjust sa load at nakumpleto ang pagproseso ng data, ang mga pagbabasa ay magpapakita ng mas matatag na mga resulta.Ito ay hindi isang depekto ng sensor ngunit isang normal na katangian ng maraming mga elektronikong aparato sa pagsukat, lalo na kapag kinasasangkutan ng real-time na pagproseso ng data at steady-state na tagumpay. Ang kababalaghang ito ay maaaring tawaging sensor hysteresis.
Ano ang hysteresis sa mga sensor ng presyon?
Sensorhysteresiskadalasang nagpapakita kapag may pagbabago sa input (tulad ng temperatura o presyon), at ang output signal ay hindi kaagad sumusunod sa input change, o kapag ang input ay bumalik sa orihinal nitong estado, ang output signal ay hindi ganap na bumalik sa orihinal nitong estado. . Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay makikita sa katangian ng kurba ng sensor, kung saan mayroong isang lagging na hugis loop na kurba sa pagitan ng input at output, sa halip na isang tuwid na linya. Sa partikular, kung sisimulan mong pataasin ang input mula sa isang partikular na halaga, tataas din ang output ng sensor nang naaayon. Gayunpaman, kapag ang input ay nagsimulang bumaba pabalik sa orihinal na punto, makikita mo na ang mga halaga ng output ay mas mataas kaysa sa orihinal na mga halaga ng output sa panahon ng proseso ng pagbabawas, na bumubuo ng isang loop ohysteresis loop. Ipinapakita nito na sa panahon ng pagtaas at pagbaba ng proseso, ang parehong halaga ng input ay tumutugma sa dalawang magkaibang mga halaga ng output, na kung saan ay ang intuitive na pagpapakita ng hysteresis.
Ipinapakita ng diagram ang kaugnayan sa pagitan ng output at inilapat na presyon sa isang pressure sensor sa panahon ng proseso ng paglalapat ng presyon, na kinakatawan sa anyo ng isang hysteresis curve. Ang pahalang na axis ay kumakatawan sa output ng sensor, at ang patayong axis ay kumakatawan sa inilapat na presyon. Kinakatawan ng pulang curve ang proseso kung saan tumataas ang output ng sensor na may unti-unting pagtaas ng presyon, na nagpapakita ng landas ng pagtugon mula mababa hanggang mataas na presyon. Ang asul na curve ay nagpapahiwatig na habang ang inilapat na presyon ay nagsisimula nang bumaba, ang output ng sensor ay bumababa din, mula sa mataas na presyon pabalik sa mababa, na naglalarawan sa reaksyon ng sensor sa panahon ng pagbaba ng presyon. Ang lugar sa pagitan ng dalawang kurba, ang hysteresis loop, ay nagpapakita ng pagkakaiba sa output ng sensor sa parehong antas ng presyon sa panahon ng paglo-load at pagbabawas, kadalasang sanhi ng mga pisikal na katangian at panloob na istraktura ng materyal ng sensor.
Mga Dahilan ng Pressure Hysteresis
Ang hysteresis phenomenon samga sensor ng presyonay pangunahing naiimpluwensyahan ng dalawang pangunahing mga kadahilanan, na malapit na nauugnay sa mga pisikal na katangian at mekanismo ng pagpapatakbo ng sensor:
- Elastic hysteresis ng materyal Anumang materyal ay sasailalim sa isang tiyak na antas ng elastic deformation kapag sumailalim sa mga panlabas na puwersa, isang direktang tugon ng materyal sa mga puwersang inilapat. Kapag ang panlabas na puwersa ay tinanggal, ang materyal ay sumusubok na bumalik sa orihinal nitong estado. Gayunpaman, ang pagbawi na ito ay hindi kumpleto dahil sa hindi pagkakapareho sa loob ng panloob na istraktura ng materyal at ang bahagyang hindi maibabalik na mga pagbabago sa panloob na microstructure sa panahon ng paulit-ulit na paglo-load at pagbabawas. Nagreresulta ito sa isang lag sa output ng mekanikal na pag-uugali sa panahon ng tuluy-tuloy na proseso ng paglo-load at pagbabawas, na kilala bilangnababanat na hysteresis. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay partikular na nakikita sa aplikasyon ngmga sensor ng presyon, dahil madalas na kailangan ng mga sensor na sukatin at tumugon sa mga pagbabago sa presyon nang tumpak.
- Friction Sa mga mekanikal na bahagi ng pressure sensor, lalo na ang mga may kinalaman sa gumagalaw na bahagi, hindi maiiwasan ang friction. Ang friction na ito ay maaaring magmula sa mga contact sa loob ng sensor, tulad ng mga sliding contact point, bearings, atbp. Kapag ang sensor ay may pressure, ang mga friction point na ito ay maaaring hadlangan ang libreng paggalaw ng mga panloob na mekanikal na istruktura ng sensor, na nagiging sanhi ng pagkaantala sa pagitan ng pagtugon ng sensor at ng aktwal na presyon. Kapag ang presyon ay na-unload, ang parehong puwersa ng friction ay maaari ring pigilan ang mga panloob na istruktura na huminto kaagad, kaya nagpapakita rin ng hysteresis sa panahon ng yugto ng pagbabawas.
Ang dalawang salik na ito ay magkasamang humahantong sa hysteresis loop na naobserbahan sa mga sensor sa panahon ng paulit-ulit na pag-load at pag-unload ng mga pagsubok, isang katangian na kadalasang partikular na pinag-aalala sa mga application kung saan ang katumpakan at repeatability ay lubos na hinihingi. Upang mabawasan ang epekto ng hindi pangkaraniwang bagay na ito ng hysteresis, ang maingat na disenyo at pagpili ng materyal para sa sensor ay mahalaga, at maaaring kailanganin din ang mga algorithm ng software upang mabayaran ang hysteresis na ito sa mga application.
Ang hysteresis phenomenon samga sensor ng presyonay naiimpluwensyahan ng iba't ibang mga kadahilanan na direktang nauugnay sa mga katangian ng pisikal at kemikal ng sensor at ang kapaligiran ng pagpapatakbo nito.
Anong mga kadahilanan ang humahantong sa sensor hysteresis?
1. Materyal na katangian
- Elastic modulus: Tinutukoy ng elastic modulus ng materyal ang antas ng elastic deformation kapag sumailalim sa puwersa. Ang mga materyales na may mas mataas na elastic modulus ay mas mababa ang deform, at ang kanilangnababanat na hysteresismaaaring medyo mas mababa.
- Poisson's ratio: Ang ratio ng Poisson ay naglalarawan ng ratio ng lateral contraction sa longitudinal elongation sa isang materyal kapag sumasailalim sa puwersa, na nakakaapekto rin sa pag-uugali ng materyal sa panahon ng paglo-load at pag-unload.
- Panloob na istraktura: Ang microstructure ng materyal, kabilang ang kristal na istraktura, mga depekto, at mga inklusyon, ay nakakaapekto sa mekanikal na gawi at mga katangian ng hysteresis nito.
2. Proseso ng paggawa
- Katumpakan ng pagma-machine: Ang katumpakan ng machining ng bahagi ng sensor ay direktang nakakaapekto sa pagganap nito. Ang mga bahagi na may mas mataas na katumpakan ay magkasya nang mas mahusay, na binabawasan ang karagdagang alitan at konsentrasyon ng stress na dulot ng hindi magandang pagkakaangkop.
- Ang pagkamagaspang sa ibabaw: Ang kalidad ng paggamot sa ibabaw, tulad ng pagkamagaspang sa ibabaw, ay nakakaapekto sa laki ng friction, sa gayon ay nakakaimpluwensya sa bilis ng pagtugon at hysteresis ng sensor.
- Ang mga pagbabago sa temperatura ay nakakaapekto sa mga pisikal na katangian ng mga materyales, tulad ng elastic modulus at friction coefficient. Ang mataas na temperatura ay karaniwang ginagawang mas malambot ang mga materyales, binabawasan ang nababanat na modulus at pagtaas ng alitan, at sa gayon ay tumataas ang hysteresis. Sa kabaligtaran, ang mababang temperatura ay maaaring gawing mas mahirap at mas malutong ang mga materyales, na nakakaapekto sa hysteresis sa iba't ibang paraan.
3. Temperatura
- Ang mga pagbabago sa temperatura ay nakakaapekto sa mga pisikal na katangian ng mga materyales, tulad ng elastic modulus at friction coefficient. Ang mataas na temperatura ay karaniwang ginagawang mas malambot ang mga materyales, binabawasan ang nababanat na modulus at pagtaas ng alitan, at sa gayon ay tumataas ang hysteresis. Sa kabaligtaran, ang mababang temperatura ay maaaring gawing mas mahirap at mas malutong ang mga materyales, na nakakaapekto sa hysteresis sa iba't ibang paraan.
Mga panganib
Ang pagkakaroon ng hysteresis samga sensor ng presyonmaaaring magdulot ng mga error sa pagsukat, na nakakaapekto sa katumpakan at pagiging maaasahan ng sensor. Sa mga application na nangangailangan ng mga pagsukat na may mataas na katumpakan, tulad ng katumpakan na kontrol sa proseso ng industriya at pagsubaybay sa kritikal na kagamitang medikal, ang hysteresis ay maaaring humantong sa mga makabuluhang error sa pagsukat at maging sanhi ng pagkabigo sa buong sistema ng pagsukat. Samakatuwid, ang pag-unawa at pagliit ng epekto ng hysteresis ay isang mahalagang bahagi ng pagtiyak ng mahusay at tumpak na operasyon ngmga sensor ng presyon.
Mga Solusyon para sa Hysteresis sa Mga Sensor ng Presyon:
Upang matiyak ang pinakamababang posibleng epekto ng hysteresis samga sensor ng presyon, gumawa ang mga tagagawa ng ilang mahahalagang hakbang upang ma-optimize ang pagganap ng sensor:
- Pagpili ng materyal: Ang pagpili ng mga materyales ay gumaganap ng isang mapagpasyang papel sa hysteresis. Samakatuwid, maingat na pinipili ng mga tagagawa ang mga pangunahing materyales na ginagamit sa pagbuo ng sensor, tulad ng mga diaphragm, seal, at fill fluid, upang matiyak na nagpapakita sila ng kaunting hysteresis sa ilalim ng iba't ibang mga kondisyon sa pagtatrabaho.
- Pag-optimize ng disenyo: Sa pamamagitan ng pagpapahusay sa istrukturang disenyo ng mga sensor, gaya ng hugis, laki, at kapal ng mga diaphragm, at pag-optimize ng mga paraan ng sealing, epektibong mababawasan ng mga manufacturer ang hysteresis na dulot ng friction, static friction, at material deformation.
- Paggamot sa pagtanda: Ang mga bagong gawa na sensor ay maaaring magpakita ng makabuluhang paunang hysteresis. Sa pamamagitan ngpaggamot sa pagtandaat mga partikular na programa sa pagsubok, ang mga materyales ay maaaring mapabilis upang maging matatag at umangkop, kaya binabawasan ang paunang hysteresis na ito. Ang larawan sa ibaba ay nagpapakita ngXDB305sumasailalimpaggamot sa pagtanda.
- Mahigpit na kontrol sa produksyon: Sa pamamagitan ng mahigpit na pagkontrol sa mga pagpapaubaya at kalidad sa panahon ng proseso ng produksyon, tinitiyak ng mga tagagawa ang pagkakapare-pareho ng bawat sensor at pinapaliit ang epekto ng mga variation ng produksyon sa hysteresis.
- Advanced na pagkakalibrate at kompensasyon: Gumagamit ang ilang mga manufacturer ng advanced na digital compensation technology at multi-point calibration na mga paraan upang tumpak na imodelo at itama ang hysteresis sa mga output ng sensor.
- Pagsubok sa pagganap at pagmamarka: Ang lahat ng mga sensor ay sumasailalim sa detalyadong pagsubok upang masuri ang kanilang mga katangian ng hysteresis. Batay sa mga resulta ng pagsubok, ang mga sensor ay namarkahan upang matiyak na ang mga produkto lamang na nakakatugon sa mga tiyak na pamantayan ng hysteresis ang ilalabas sa merkado.
- Pinabilis na pagsubok sa buhay: Upang i-verify ang katatagan ng pagganap ng mga sensor sa buong inaasahang haba ng kanilang buhay, ang mga manufacturer ay nagsasagawa ng pinabilis na pagtanda at mga pagsubok sa buhay sa mga sample upang matiyak na ang hysteresis ay nananatili sa loob ng mga katanggap-tanggap na limitasyon.
Ang mga komprehensibong hakbang na ito ay tumutulong sa mga tagagawa na epektibong kontrolin at bawasan ang hysteresis phenomenon samga sensor ng presyon, tinitiyak na ang mga sensor ay nakakatugon sa mataas na katumpakan at pagiging maaasahan ng mga kinakailangan sa aktwal na mga aplikasyon.
Oras ng post: Mayo-09-2024