При мерењето на притисокот, може да забележите дека резултатите од мерењето не ги одразуваат веднаш промените во влезниот притисок или целосно одговараат кога притисокот ќе се врати во неговата почетна состојба. На пример, кога користите вага за бања за мерење на тежината, сензорот на вагата бара време за прецизно да го почувствува и стабилизира отчитувањето на вашата тежина. Навреме на одговорна сензорот доведува до првични флуктуации на податоците. Откако сензорот ќе се прилагоди на оптоварувањето и ќе ја заврши обработката на податоците, отчитувањата ќе прикажат постабилни резултати.Ова не е дефект на сензорот, туку нормална карактеристика на многу електронски мерни уреди, особено кога се работи за обработка на податоци во реално време и постигнување на стабилна состојба. Овој феномен може да се нарече хистереза на сензорот.
Што е хистереза во сензорите за притисок?
Сензорхистерезаобично се манифестира кога има промена во влезот (како температура или притисок), а излезниот сигнал не ја следи веднаш влезната промена, или кога влезот се враќа во првобитната состојба, излезниот сигнал не се враќа целосно во неговата почетна состојба . Овој феномен може да се види на карактеристичната крива на сензорот, каде што има заостаната крива во облик на јамка помеѓу влезот и излезот, наместо права линија. Поточно, ако почнете да го зголемувате влезот од одредена специфична вредност, излезот на сензорот исто така ќе се зголеми соодветно. Меѓутоа, кога влезот ќе почне да се намалува назад во првобитната точка, ќе откриете дека излезните вредности се повисоки од оригиналните излезни вредности за време на процесот на редукција, формирајќи јамка илихистереза јамка. Ова покажува дека за време на процесот на зголемување и намалување, истата влезна вредност одговара на две различни излезни вредности, што е интуитивно прикажување на хистерезис.
Дијаграмот ја прикажува врската помеѓу излезниот и применетиот притисок во сензорот за притисок за време на процесот на примена на притисок, претставен во форма на крива на хистерезис. Хоризонталната оска го претставува излезот на сензорот, а вертикалната оска го претставува применетиот притисок. Црвената крива го претставува процесот каде што излезот на сензорот се зголемува со постепено зголемување на притисокот, покажувајќи ја патеката на одговор од низок до висок притисок. Сината крива покажува дека кога применетиот притисок почнува да се намалува, излезот на сензорот исто така се намалува, од висок притисок назад на низок, прикажувајќи ја реакцијата на сензорот за време на растоварувањето на притисокот. Областа помеѓу двете кривини, јамката за хистерезис, ја прикажува разликата во излезот на сензорот на исто ниво на притисок за време на товарење и растоварување, обично предизвикано од физичките својства и внатрешната структура на материјалот на сензорот.
Причини за хистереза на притисок
Феноменот хистереза кајсензори за притисоке главно под влијание на два главни фактори, кои се тесно поврзани со физичките својства и механизмот на работа на сензорот:
- Еластична хистереза на материјалот Секој материјал ќе претрпи одреден степен на еластична деформација кога е подложен на надворешни сили, директен одговор на материјалот на применетите сили. Кога ќе се отстрани надворешната сила, материјалот се обидува да се врати во првобитната состојба. Сепак, ова закрепнување не е целосно поради нееднаквоста во внатрешната структура на материјалот и благите неповратни промени во внатрешната микроструктура при повеќекратно товарење и растоварување. Ова резултира со задоцнување во механичкото однесување на излезот за време на континуираните процеси на товарење и растоварување, познато какоеластична хистереза. Овој феномен е особено евидентен во примената насензори за притисок, бидејќи сензорите често треба прецизно да ги мерат и да одговорат на промените на притисокот.
- Триење Во механичките компоненти на сензорот за притисок, особено оние што вклучуваат подвижни делови, триењето е неизбежно. Ова триење може да дојде од контакти во сензорот, како што се лизгачки точки за контакт, лежишта, итн. Кога сензорот носи притисок, овие точки на триење може да го попречат слободното движење на внатрешните механички структури на сензорот, предизвикувајќи доцнење помеѓу одговорот на сензорот и вистински притисок. Кога притисокот се растоварува, истите сили на триење исто така може да ги спречат внатрешните структури веднаш да запрат, со што се прикажува и хистереза за време на фазата на истовар.
Овие два фактори заедно доведуваат до јамка на хистерезис забележана кај сензорите за време на повторени тестови за вчитување и растоварување, карактеристика што често е особено загрижувачка во апликациите каде што прецизноста и повторливоста се многу барани. За да се намали влијанието на овој феномен на хистереза, од клучно значење е внимателен дизајн и избор на материјал за сензорот, а можеби ќе бидат потребни и софтверски алгоритми за да се компензира оваа хистереза во апликациите.
Феноменот хистереза кајсензори за притисоке под влијание на различни фактори директно поврзани со физичките и хемиските својства на сензорот и неговата работна околина.
Кои фактори доведуваат до хистереза на сензорот?
1. Карактеристики на материјалот
- Модул на еластичност: Еластичниот модул на материјалот го одредува степенот на деформација на еластичноста кога е подложен на сила. Материјалите со повисок модул на еластичност помалку се деформираат, а нивниеластична хистерезаможе да биде релативно помал.
- Поасонов сооднос: Поасонов сооднос го опишува односот на страничното стегање и надолжното издолжување во материјалот кога е подложен на сила, што исто така влијае на однесувањето на материјалот за време на товарење и растоварање.
- Внатрешна структура: Микроструктурата на материјалот, вклучувајќи ја кристалната структура, дефектите и подмножествата, влијае на неговото механичко однесување и карактеристиките на хистерезис.
2. Процес на производство
- Прецизност на обработката: Прецизноста на обработката на сензорските компоненти директно влијае на нејзината изведба. Компонентите со поголема прецизност се вклопуваат подобро, намалувајќи го дополнителното триење и концентрацијата на стрес предизвикани од лошото вклопување.
- Површинска грубост: Квалитетот на површинската обработка, како што е грубоста на површината, влијае на големината на триењето, а со тоа влијае на брзината на одговорот и хистерезата на сензорот.
- Температурните промени влијаат на физичките својства на материјалите, како што се модулот на еластичност и коефициентот на триење. Високите температури генерално ги прават материјалите помеки, намалувајќи го модулот на еластичност и зголемувајќи го триењето, а со тоа зголемувајќи ја хистерезата. Спротивно на тоа, ниските температури може да ги направат материјалите поцврсти и покршливи, што влијае на хистерезата на различни начини.
3. Температура
- Температурните промени влијаат на физичките својства на материјалите, како што се модулот на еластичност и коефициентот на триење. Високите температури генерално ги прават материјалите помеки, намалувајќи го модулот на еластичност и зголемувајќи го триењето, а со тоа зголемувајќи ја хистерезата. Спротивно на тоа, ниските температури може да ги направат материјалите поцврсти и покршливи, што влијае на хистерезата на различни начини.
Ризици
Присуството на хистереза кајсензори за притисокможе да предизвика грешки при мерењето, што влијае на точноста и сигурноста на сензорот. Во апликациите кои бараат високопрецизни мерења, како што се прецизна контрола на индустриските процеси и следење на критична медицинска опрема, хистерезата може да доведе до значителни грешки при мерењето, па дури и да предизвика откажување на целиот систем за мерење. Затоа, разбирањето и минимизирањето на влијанието на хистерезата е клучен дел за обезбедување на ефикасно и точно функционирање насензори за притисок.
Решенија за хистереза во сензори за притисок:
За да се обезбедат најниски можни ефекти на хистереза кајсензори за притисок, производителите презедоа неколку клучни мерки за оптимизирање на перформансите на сензорот:
- Избор на материјал: Изборот на материјали игра одлучувачка улога во хистерезата. Затоа, производителите внимателно ги избираат основните материјали што се користат во конструкцијата на сензорите, како што се дијафрагми, заптивки и течности за полнење, за да се осигураат дека тие покажуваат минимална хистереза при различни работни услови.
- Оптимизација на дизајнот: со подобрување на структурниот дизајн на сензорите, како што се обликот, големината и дебелината на дијафрагмите и оптимизирање на методите на запечатување, производителите можат ефикасно да ја намалат хистерезата предизвикана од триење, статичко триење и деформација на материјалот.
- Третман за стареење: Новопроизведените сензори може да покажат значителна почетна хистереза. Прекутретман за стареењеи специфични програми за тестирање, материјалите може да се забрзаат за да се стабилизираат и приспособат, со што се намалува оваа почетна хистереза. Сликата подолу го покажуваXDB305подложени натретман за стареење.
- Строга контрола на производството: Со строго контролирање на толеранциите и квалитетот во текот на производниот процес, производителите ја обезбедуваат конзистентноста на секој сензор и го минимизираат влијанието на варијациите на производството врз хистерезата.
- Напредна калибрација и компензација: Некои производители користат напредна технологија за дигитална компензација и методи за калибрација со повеќе точки за прецизно моделирање и корекција на хистерезата во излезите на сензорот.
- Тестирање и оценување на перформансите: Сите сензори се подложени на детално тестирање за да се проценат нивните карактеристики на хистереза. Врз основа на резултатите од тестот, сензорите се оценети за да се осигура дека на пазарот се пуштаат само производи што ги исполнуваат специфичните стандарди за хистереза.
- Тестирање за забрзан животен век: за да се потврди стабилноста на перформансите на сензорите во текот на нивниот очекуван животен век, производителите спроведуваат забрзано стареење и тестови за живот на примероците за да се осигураат дека хистерезата останува во прифатливи граници.
Овие сеопфатни мерки им помагаат на производителите ефикасно да го контролираат и да го намалат феноменот на хистереза кајсензори за притисок, осигурувајќи дека сензорите ги исполнуваат барањата за висока точност и доверливост во реалните апликации.
Време на објавување: мај-09-2024 година