Пры вымярэнні ціску вы можаце заўважыць, што вынікі вымярэння не адразу адлюстроўваюць змены ўваходнага ціску або цалкам адпавядаюць, калі ціск вяртаецца да зыходнага стану. Напрыклад, пры выкарыстанні ванных вагаў для вымярэння вагі датчыку вагаў патрабуецца час, каб дакладна вызначыць і стабілізаваць паказанні вашай вагі. Theчас водгукудатчыка прыводзіць да пачатковых ваганняў дадзеных. Пасля таго, як датчык адаптуецца да нагрузкі і завершыць апрацоўку дадзеных, паказанні будуць паказваць больш стабільныя вынікі.Гэта не дэфект датчыка, а нармальная характарыстыка многіх электронных вымяральных прылад, асабліва пры апрацоўцы даных у рэальным часе і дасягненні ўстойлівага рэжыму. Гэта з'ява можна назваць гістарэзісам датчыка.
Што такое гістарэзіс у датчыках ціску?
Датчыкгістэрэзісзвычайна выяўляецца пры змене ўваходнага сігналу (напрыклад, тэмпературы або ціску), і выхадны сігнал не ідзе адразу за змяненнем уваходнага сігналу, або калі ўваходны сігнал вяртаецца ў зыходны стан, выхадны сігнал не цалкам вяртаецца да першапачатковага стану . Гэтую з'яву можна ўбачыць на характарыстычнай крывой датчыка, дзе паміж уваходам і выхадам ёсць адстаючая крывая ў форме пятлі, а не прамая лінія. У прыватнасці, калі вы пачынаеце павялічваць уваход з пэўнага канкрэтнага значэння, выхад датчыка таксама адпаведна павялічыцца. Аднак, калі ўваход пачынае змяншацца да зыходнай кропкі, вы выявіце, што выхадныя значэнні вышэй, чым зыходныя выхадныя значэнні падчас працэсу скарачэння, утвараючы цыкл абопятля гістэрэзісу. Гэта паказвае, што падчас працэсу павелічэння і памяншэння адно і тое ж уваходнае значэнне адпавядае двум розным выхадным значэнням, што з'яўляецца інтуітыўна зразумелым адлюстраваннем гістарэзісу.
Дыяграма паказвае залежнасць паміж выхадам і прыкладзеным ціскам у датчыку ціску падчас працэсу прымянення ціску, прадстаўленую ў выглядзе крывой гістэрэзісу. Гарызантальная вось уяўляе выхад датчыка, а вертыкальная вось - прыкладзены ціск. Чырвоная крывая адлюстроўвае працэс, пры якім выхад датчыка павялічваецца з паступовым павышэннем ціску, паказваючы шлях рэагавання ад нізкага да высокага ціску. Сіняя крывая паказвае, што па меры таго, як прыкладзены ціск пачынае змяншацца, выхад датчыка таксама памяншаецца, ад высокага да нізкага ціску, адлюстроўваючы рэакцыю датчыка падчас разгрузкі ціску. Плошча паміж дзвюма крывымі, пятля гістэрэзісу, адлюстроўвае розніцу ў выхадзе датчыка пры аднолькавым узроўні ціску падчас загрузкі і разгрузкі, звычайна выкліканую фізічнымі ўласцівасцямі і ўнутранай структурай матэрыялу датчыка.
Прычыны гістэрэзісу ціску
З'ява гістэрэзісу ўдатчыкі ціскуу асноўным уплываюць два асноўныя фактары, якія цесна звязаны з фізічнымі ўласцівасцямі і механізмам працы датчыка:
- Пругкі гістэрэзіс матэрыялу Любы матэрыял падвяргаецца пэўнай ступені пругкай дэфармацыі пры ўздзеянні знешніх сіл, што з'яўляецца прамой рэакцыяй матэрыялу на прыкладзеныя сілы. Калі знешняя сіла здымаецца, матэрыял спрабуе вярнуцца ў зыходны стан. Аднак гэтае аднаўленне не з'яўляецца поўным з-за неаднастайнасці ўнутранай структуры матэрыялу і невялікіх незваротных змен ва ўнутранай мікраструктуры падчас шматразовай загрузкі і разгрузкі. Гэта прыводзіць да адставання ў вывадзе механічных паводзін падчас бесперапынных працэсаў загрузкі і разгрузкі, вядомых якпругкі гістэрэзіс. Гэта з'ява асабліва відавочна пры ўжываннідатчыкі ціску, паколькі датчыкі часта павінны дакладна вымяраць змены ціску і рэагаваць на іх.
- Трэнне У механічных кампанентах датчыка ціску, асабліва тых, якія ўключаюць рухомыя часткі, трэнне непазбежна. Гэта трэнне можа адбывацца з-за кантактаў у датчыку, такіх як слізгальныя кантактныя кропкі, падшыпнікі і г. д. Калі датчык аказвае ціск, гэтыя кропкі трэння могуць перашкаджаць свабоднаму руху ўнутраных механічных структур датчыка, выклікаючы затрымку паміж рэакцыяй датчыка і фактычны ціск. Калі ціск зніжаецца, тыя ж сілы трэння могуць таксама перашкодзіць унутраным структурам неадкладна спыніцца, такім чынам таксама дэманструючы гістарэзіс падчас фазы разгрузкі.
Гэтыя два фактары разам прыводзяць да пятлі гістэрэзісу, якая назіраецца ў датчыках падчас паўторных выпрабаванняў нагрузкі і разгрузкі, характарыстыка, якая часта выклікае асаблівую занепакоенасць у прылажэннях, дзе вельмі патрэбныя дакладнасць і паўтаральнасць. Каб паменшыць уплыў гэтай з'явы гістарэзісу, дбайны выбар дызайну і матэрыялу для датчыка мае вырашальнае значэнне, а таксама могуць спатрэбіцца праграмныя алгарытмы для кампенсацыі гэтага гістарэзісу ў прыкладаннях.
З'ява гістэрэзісу ўдатчыкі ціскузнаходзіцца пад уплывам розных фактараў, непасрэдна звязаных з фізічнымі і хімічнымі ўласцівасцямі датчыка і асяроддзем яго працы.
Якія фактары прыводзяць да гістарэзісу датчыка?
1. Уласцівасці матэрыялу
- Модуль пругкасці: модуль пругкасці матэрыялу вызначае ступень пругкай дэфармацыі пры ўздзеянні сілы. Матэрыялы з большым модулем пругкасці менш дэфармуюцца, а іхпругкі гістэрэзісможа быць адносна ніжэй.
- Каэфіцыент Пуасона: Каэфіцыент Пуасона апісвае стаўленне бакавога скарачэння да падоўжнага падаўжэння матэрыялу пры ўздзеянні сілы, што таксама ўплывае на паводзіны матэрыялу падчас пагрузкі і разгрузкі.
- Унутраная структура: мікраструктура матэрыялу, уключаючы крышталічную структуру, дэфекты і ўключэнні, уплывае на яго механічныя паводзіны і характарыстыкі гістэрэзісу.
2. Працэс вырабу
- Дакладнасць апрацоўкі: Дакладнасць апрацоўкі кампанентаў датчыка непасрэдна ўплывае на іх прадукцыйнасць. Кампаненты з больш высокай дакладнасцю падыходзяць лепш, памяншаючы дадатковае трэнне і канцэнтрацыю напружання, выкліканае дрэннай пасадкай.
- Шурпатасць паверхні: Якасць апрацоўкі паверхні, напрыклад, шурпатасць паверхні, уплывае на велічыню трэння, тым самым уплываючы на хуткасць рэакцыі датчыка і гістарэзіс.
- Змены тэмпературы ўплываюць на фізічныя ўласцівасці матэрыялаў, такія як модуль пругкасці і каэфіцыент трэння. Высокія тэмпературы звычайна робяць матэрыялы мякчэйшымі, памяншаючы модуль пругкасці і павялічваючы трэнне, тым самым павялічваючы гістарэзіс. І наадварот, нізкія тэмпературы могуць зрабіць матэрыялы больш цвёрдымі і далікатнымі, што па-рознаму ўплывае на гістарэзіс.
3. Тэмпература
- Змены тэмпературы ўплываюць на фізічныя ўласцівасці матэрыялаў, такія як модуль пругкасці і каэфіцыент трэння. Высокія тэмпературы звычайна робяць матэрыялы мякчэйшымі, памяншаючы модуль пругкасці і павялічваючы трэнне, тым самым павялічваючы гістарэзіс. І наадварот, нізкія тэмпературы могуць зрабіць матэрыялы больш цвёрдымі і далікатнымі, што па-рознаму ўплывае на гістарэзіс.
Рызыкі
Наяўнасць гістэрэзісу ўдатчыкі ціскуможа выклікаць памылкі вымярэнняў, што паўплывае на дакладнасць і надзейнасць датчыка. У праграмах, якія патрабуюць высокадакладных вымярэнняў, такіх як дакладны кантроль прамысловых працэсаў і маніторынг важнага медыцынскага абсталявання, гістэрэзіс можа прывесці да значных памылак вымярэнняў і нават прывесці да збою ўсёй вымяральнай сістэмы. Такім чынам, разуменне і мінімізацыя ўплыву гістэрэзісу з'яўляецца ключавой часткай забеспячэння эфектыўнай і дакладнай працыдатчыкі ціску.
Рашэнні для гістэрэзісу ў датчыках ціску:
Каб забяспечыць мінімальна магчымы эфект гістарэзісу ўдатчыкі ціску, вытворцы прынялі некалькі ключавых мер для аптымізацыі працы датчыка:
- Выбар матэрыялу: Выбар матэрыялаў гуляе вырашальную ролю ў гістэрэзісе. Такім чынам, вытворцы старанна выбіраюць асноўныя матэрыялы, якія выкарыстоўваюцца ў канструкцыі датчыка, такія як дыяфрагмы, ушчыльнення і напаўняльныя вадкасці, каб гарантаваць, што яны дэманструюць мінімальны гістэрэзіс у розных умовах працы.
- Аптымізацыя канструкцыі: шляхам паляпшэння канструкцыі датчыкаў, такіх як форма, памер і таўшчыня дыяфрагм, і аптымізацыі метадаў герметызацыі, вытворцы могуць эфектыўна паменшыць гістэрэзіс, выкліканы трэннем, статычным трэннем і дэфармацыяй матэрыялу.
- Лячэнне старэння: нядаўна вырабленыя датчыкі могуць дэманстраваць значны першапачатковы гістарэзіс. Празлячэнне старэнняі спецыяльныя праграмы тэсціравання, матэрыялы могуць быць паскораны для стабілізацыі і адаптацыі, такім чынам памяншаючы гэты першапачатковы гістарэзіс. На малюнку ніжэй паказанаXDB305праходзіцьлячэнне старэння.
- Строгі кантроль вытворчасці: строга кантралюючы допускі і якасць у працэсе вытворчасці, вытворцы забяспечваюць узгодненасць кожнага датчыка і мінімізуюць уплыў варыяцый вытворчасці на гістарэзіс.
- Пашыраная каліброўка і кампенсацыя: некаторыя вытворцы выкарыстоўваюць перадавую тэхналогію лічбавай кампенсацыі і метады шматкропкавай каліброўкі для дакладнага мадэлявання і карэкціроўкі гістарэзісу ў выхадах датчыкаў.
- Праверка прадукцыйнасці і класіфікацыя: усе датчыкі праходзяць дэталёвае тэсціраванне для ацэнкі іх характарыстык гістарэзісу. На аснове вынікаў выпрабаванняў датчыкі класіфікуюцца, каб гарантаваць, што на рынак выпускаюцца толькі прадукты, якія адпавядаюць пэўным стандартам гістэрэзісу.
- Тэставанне паскоранага тэрміну службы: каб праверыць стабільнасць працы датчыкаў на працягу чаканага тэрміну службы, вытворцы праводзяць тэсты на паскоранае старэнне і тэрмін службы ўзораў, каб пераканацца, што гістарэзіс застаецца ў дапушчальных межах.
Гэтыя комплексныя меры дапамагаюць вытворцам эфектыўна кантраляваць і памяншаць з'яву гістэрэзісу ўдатчыкі ціску, гарантуючы, што датчыкі адпавядаюць патрабаванням высокай дакладнасці і надзейнасці ў рэальных прыкладаннях.
Час публікацыі: 9 мая 2024 г