Në matjen e presionit, mund të vëreni se rezultatet e matjes nuk pasqyrojnë menjëherë ndryshimet në presionin e hyrjes ose korrespondojnë plotësisht kur presioni kthehet në gjendjen e tij fillestare. Për shembull, kur përdorni një peshore banjo për të matur peshën, sensori i peshores kërkon kohë për të ndjerë dhe stabilizuar saktë leximin e peshës suaj. Tëkoha e përgjigjesi sensorit çon në luhatje fillestare të të dhënave. Pasi sensori të përshtatet me ngarkesën dhe të përfundojë përpunimin e të dhënave, leximet do të shfaqin rezultate më të qëndrueshme.Ky nuk është një defekt i sensorit, por një karakteristikë normale e shumë pajisjeve matëse elektronike, veçanërisht kur përfshin përpunimin e të dhënave në kohë reale dhe arritjen e gjendjes së qëndrueshme. Ky fenomen mund të quhet histeresis sensor.
Çfarë është histereza në sensorët e presionit?
Sensorihisterezazakonisht manifestohet kur ka një ndryshim në hyrje (të tilla si temperatura ose presioni), dhe sinjali i daljes nuk ndjek menjëherë ndryshimin e hyrjes, ose kur hyrja kthehet në gjendjen e tij origjinale, sinjali i daljes nuk kthehet plotësisht në gjendjen e tij fillestare. . Ky fenomen mund të shihet në lakoren karakteristike të sensorit, ku ka një kurbë në formë laku midis hyrjes dhe daljes, dhe jo një vijë të drejtë. Në mënyrë të veçantë, nëse filloni të rritni hyrjen nga një vlerë e caktuar specifike, dalja e sensorit gjithashtu do të rritet në përputhje me rrethanat. Megjithatë, kur hyrja fillon të ulet përsëri në pikën origjinale, do të zbuloni se vlerat e daljes janë më të larta se vlerat fillestare të daljes gjatë procesit të reduktimit, duke formuar një lak oselaku i histerezës. Kjo tregon se gjatë procesit të rritjes dhe zvogëlimit, e njëjta vlerë hyrëse korrespondon me dy vlera të ndryshme dalëse, që është shfaqja intuitive e histerezës.
Diagrami tregon marrëdhënien midis daljes dhe presionit të aplikuar në një sensor presioni gjatë procesit të aplikimit të presionit, i përfaqësuar në formën e një kurbë histereze. Boshti horizontal përfaqëson daljen e sensorit, dhe boshti vertikal përfaqëson presionin e aplikuar. Kurba e kuqe përfaqëson procesin ku dalja e sensorit rritet me presionin gradualisht në rritje, duke treguar rrugën e përgjigjes nga presioni i ulët në atë të lartë. Kurba blu tregon se ndërsa presioni i aplikuar fillon të ulet, prodhimi i sensorit gjithashtu zvogëlohet, nga presioni i lartë përsëri në të ulët, duke përshkruar reagimin e sensorit gjatë shkarkimit të presionit. Zona midis dy kthesave, laku i histerezës, shfaq ndryshimin në daljen e sensorit në të njëjtin nivel presioni gjatë ngarkimit dhe shkarkimit, zakonisht i shkaktuar nga vetitë fizike dhe struktura e brendshme e materialit të sensorit.
Arsyet për histerezën e presionit
Fenomeni i histerezës nësensorë presionindikohet kryesisht nga dy faktorë kryesorë, të cilët janë të lidhur ngushtë me vetitë fizike dhe mekanizmin e funksionimit të sensorit:
- Histereza elastike e materialit Çdo material do t'i nënshtrohet një shkalle të caktuar deformimi elastik kur i nënshtrohet forcave të jashtme, një përgjigje e drejtpërdrejtë e materialit ndaj forcave të aplikuara. Kur hiqet forca e jashtme, materiali përpiqet të kthehet në gjendjen e tij origjinale. Megjithatë, ky rikuperim nuk është i plotë për shkak të jo uniformitetit brenda strukturës së brendshme të materialit dhe ndryshimeve të lehta të pakthyeshme në mikrostrukturën e brendshme gjatë ngarkimit dhe shkarkimit të përsëritur. Kjo rezulton në një vonesë në daljen e sjelljes mekanike gjatë proceseve të vazhdueshme të ngarkimit dhe shkarkimit, të njohur sihistereza elastike. Ky fenomen është veçanërisht i dukshëm në aplikimin esensorë presioni, pasi sensorët shpesh duhet të matin dhe t'i përgjigjen me saktësi ndryshimeve të presionit.
- Fërkimi Në komponentët mekanikë të një sensori presioni, veçanërisht ato që përfshijnë pjesë të lëvizshme, fërkimi është i pashmangshëm. Ky fërkim mund të vijë nga kontaktet brenda sensorit, të tilla si pikat e kontaktit rrëshqitës, kushinetat, etj. Kur sensori mban presion, këto pika fërkimi mund të pengojnë lëvizjen e lirë të strukturave të brendshme mekanike të sensorit, duke shkaktuar një vonesë midis përgjigjes së sensorit dhe presioni aktual. Kur presioni shkarkohet, të njëjtat forca të fërkimit mund të pengojnë gjithashtu strukturat e brendshme të ndalojnë menjëherë, duke shfaqur kështu edhe histerezë gjatë fazës së shkarkimit.
Këta dy faktorë së bashku çojnë në lakun e histerezës që vërehet në sensorë gjatë testeve të përsëritura të ngarkimit dhe shkarkimit, një karakteristikë që shpesh është shqetësuese në aplikimet ku kërkohet shumë saktësi dhe përsëritshmëri. Për të zvogëluar ndikimin e këtij fenomeni të histerezës, dizajni i kujdesshëm dhe përzgjedhja e materialit për sensorin është thelbësore dhe mund të nevojiten gjithashtu algoritme softuerësh për të kompensuar këtë histerezë në aplikacione.
Fenomeni i histerezës nësensorë presionindikohet nga faktorë të ndryshëm që lidhen drejtpërdrejt me vetitë fizike dhe kimike të sensorit dhe mjedisin e tij të funksionimit.
Cilët faktorë çojnë në histerezën e sensorit?
1. Vetitë materiale
- Moduli elastik: Moduli elastik i materialit përcakton shkallën e deformimit elastik kur i nënshtrohet forcës. Materialet me një modul elastik më të lartë deformohen më pak, dhe të tyrehistereza elastikemund të jetë relativisht më i ulët.
- Raporti i Poisson-it: Raporti i Poisson-it përshkruan raportin e tkurrjes anësore ndaj zgjatjes gjatësore në një material kur i nënshtrohet forcës, i cili gjithashtu ndikon në sjelljen e materialit gjatë ngarkimit dhe shkarkimit.
- Struktura e brendshme: Mikrostruktura e materialit, duke përfshirë strukturën kristalore, defektet dhe përfshirjet, ndikon në sjelljen e tij mekanike dhe karakteristikat e histerezës.
2. Procesi i prodhimit
- Saktësia e përpunimit: Saktësia e përpunimit të komponentëve të sensorëve ndikon drejtpërdrejt në performancën e tij. Komponentët me saktësi më të lartë përshtaten më mirë, duke reduktuar fërkimin shtesë dhe përqendrimin e stresit të shkaktuar nga përshtatja e dobët.
- Vrazhdësia e sipërfaqes: Cilësia e trajtimit të sipërfaqes, siç është vrazhdësia e sipërfaqes, ndikon në madhësinë e fërkimit, duke ndikuar kështu në shpejtësinë e reagimit dhe histerezën e sensorit.
- Ndryshimet e temperaturës ndikojnë në vetitë fizike të materialeve, të tilla si moduli elastik dhe koeficienti i fërkimit. Temperaturat e larta në përgjithësi i bëjnë materialet më të buta, duke reduktuar modulin elastik dhe duke rritur fërkimin, duke rritur kështu histerezën. Në të kundërt, temperaturat e ulëta mund t'i bëjnë materialet më të forta dhe më të brishta, duke ndikuar në histerezë në mënyra të ndryshme.
3. Temperatura
- Ndryshimet e temperaturës ndikojnë në vetitë fizike të materialeve, të tilla si moduli elastik dhe koeficienti i fërkimit. Temperaturat e larta në përgjithësi i bëjnë materialet më të buta, duke reduktuar modulin elastik dhe duke rritur fërkimin, duke rritur kështu histerezën. Në të kundërt, temperaturat e ulëta mund t'i bëjnë materialet më të forta dhe më të brishta, duke ndikuar në histerezë në mënyra të ndryshme.
Rreziqet
Prania e histerezës nësensorë presionimund të shkaktojë gabime në matje, duke ndikuar në saktësinë dhe besueshmërinë e sensorit. Në aplikimet që kërkojnë matje me saktësi të lartë, të tilla si kontrolli i saktë i procesit industrial dhe monitorimi kritik i pajisjeve mjekësore, histereza mund të çojë në gabime të konsiderueshme në matje dhe madje të shkaktojë dështimin e të gjithë sistemit të matjes. Prandaj, kuptimi dhe minimizimi i ndikimit të histerezës është një pjesë kyçe e sigurimit të funksionimit efikas dhe të saktë tësensorë presioni.
Zgjidhje për histerezën në sensorët e presionit:
Për të siguruar efektet sa më të ulëta të histerezës nësensorë presioni, prodhuesit kanë marrë disa masa kryesore për të optimizuar performancën e sensorit:
- Përzgjedhja e materialit: Zgjedhja e materialeve luan një rol vendimtar në histerezë. Prandaj, prodhuesit zgjedhin me kujdes materialet bazë të përdorura në ndërtimin e sensorëve, të tilla si diafragmat, vulat dhe lëngjet mbushëse, për të siguruar që ato të shfaqin histerezë minimale në kushte të ndryshme pune.
- Optimizimi i dizajnit: Duke përmirësuar dizajnin strukturor të sensorëve, të tilla si forma, madhësia dhe trashësia e diafragmave, dhe duke optimizuar metodat e vulosjes, prodhuesit mund të reduktojnë në mënyrë efektive histerezën e shkaktuar nga fërkimi, fërkimi statik dhe deformimi i materialit.
- Trajtimi i plakjes: Sensorët e sapo prodhuar mund të shfaqin histerezë të konsiderueshme fillestare. Nëpërmjettrajtimi i plakjesdhe programe specifike testimi, materialet mund të përshpejtohen për t'u stabilizuar dhe përshtatur, duke reduktuar kështu këtë histerezë fillestare. Imazhi më poshtë tregonXDB305duke kaluartrajtimi i plakjes.
- Kontroll i rreptë i prodhimit: Duke kontrolluar rreptësisht tolerancat dhe cilësinë gjatë procesit të prodhimit, prodhuesit sigurojnë qëndrueshmërinë e secilit sensor dhe minimizojnë ndikimin e variacioneve të prodhimit në histerezë.
- Kalibrim dhe kompensim i avancuar: Disa prodhues përdorin teknologji të avancuar të kompensimit dixhital dhe metoda të kalibrimit me shumë pika për të modeluar dhe korrigjuar saktësisht histerezën në daljet e sensorit.
- Testimi dhe klasifikimi i performancës: Të gjithë sensorët i nënshtrohen testimit të detajuar për të vlerësuar karakteristikat e tyre të histerezës. Bazuar në rezultatet e testit, sensorët klasifikohen për të siguruar që vetëm produktet që plotësojnë standardet specifike të histerezës lëshohen në treg.
- Testimi i përshpejtuar i jetës: Për të verifikuar qëndrueshmërinë e performancës së sensorëve gjatë gjithë jetëgjatësisë së tyre të pritshme, prodhuesit kryejnë teste të përshpejtuara të plakjes dhe jetëgjatësisë në mostra për të siguruar që histereza të mbetet brenda kufijve të pranueshëm.
Këto masa gjithëpërfshirëse ndihmojnë prodhuesit të kontrollojnë dhe reduktojnë në mënyrë efektive fenomenin e histerezëssensorë presioni, duke siguruar që sensorët plotësojnë kërkesat e saktësisë dhe besueshmërisë së lartë në aplikimet aktuale.
Koha e postimit: Maj-09-2024