In drukmeting kan jy agterkom dat die metingsresultate nie onmiddellik veranderinge in insetdruk weerspieël of ten volle ooreenstem wanneer die druk na sy aanvanklike toestand terugkeer nie. Byvoorbeeld, wanneer 'n badkamerskaal gebruik word om gewig te meet, benodig die skaal se sensor tyd om die lesing van jou gewig akkuraat te waarneem en te stabiliseer. Diereaksie tydvan die sensor lei tot aanvanklike dataskommelings. Sodra die sensor by die las aanpas en die dataverwerking voltooi het, sal die lesings meer stabiele resultate vertoon.Dit is nie 'n defek van die sensor nie, maar 'n normale eienskap van baie elektroniese meettoestelle, veral wanneer dit intydse dataverwerking en bestendige-toestandprestasie behels. Daar kan na hierdie verskynsel verwys word as sensorhisterese.
Wat is histerese in druksensors?
Sensorhisteresemanifesteer tipies wanneer daar 'n verandering in inset is (soos temperatuur of druk), en die uitsetsein volg nie onmiddellik die insetverandering nie, of wanneer die inset na sy oorspronklike toestand terugkeer, keer die uitsetsein nie heeltemal terug na sy aanvanklike toestand nie. . Hierdie verskynsel kan gesien word op die sensor se kenmerkende kurwe, waar daar 'n sloerende lusvormige kurwe tussen inset en uitset is, eerder as 'n reguit lyn. Spesifiek, as jy die inset vanaf 'n sekere spesifieke waarde begin verhoog, sal die sensor se uitset ook dienooreenkomstig toeneem. Wanneer die inset egter begin afneem na die oorspronklike punt, sal jy vind dat die uitsetwaardes hoër is as die oorspronklike uitsetwaardes tydens die reduksieproses, wat 'n lus ofhisterese lus. Dit wys dat tydens die toenemende en dalende proses dieselfde insetwaarde ooreenstem met twee verskillende uitsetwaardes, wat die intuïtiewe vertoon van histerese is.
Die diagram toon die verband tussen uitset en toegepaste druk in 'n druksensor tydens die druktoedieningsproses, voorgestel in die vorm van 'n histerese-kromme. Die horisontale as verteenwoordig sensoruitset, en die vertikale as verteenwoordig toegepaste druk. Die rooi kurwe verteenwoordig die proses waar die sensor se uitset toeneem met geleidelik toenemende druk, wat die reaksiepad van lae na hoë druk toon. Die blou kurwe dui aan dat soos die toegepaste druk begin afneem, die sensor se uitset ook afneem, van hoë druk terug na laag, wat die sensor se reaksie tydens die aflaai van druk uitbeeld. Die area tussen die twee krommes, die histerese lus, vertoon die verskil in sensoruitset by dieselfde drukvlak tydens laai en aflaai, tipies veroorsaak deur die fisiese eienskappe en interne struktuur van die sensormateriaal.
Redes vir drukhisterese
Die histerese-verskynsel indruksensorsword hoofsaaklik beïnvloed deur twee groot faktore, wat nou verwant is aan die fisiese eienskappe en werkingsmeganisme van die sensor:
- Materiaal se elastiese histerese Enige materiaal sal 'n sekere mate van elastiese vervorming ondergaan wanneer dit aan eksterne kragte onderwerp word, 'n direkte reaksie van die materiaal op die kragte wat toegepas word. Wanneer die eksterne krag verwyder word, probeer die materiaal om terug te keer na sy oorspronklike toestand. Hierdie herstel is egter nie volledig nie as gevolg van die nie-uniformiteit binne die materiaal se interne struktuur en die geringe onomkeerbare veranderinge in die interne mikrostruktuur tydens herhaalde laai en aflaai. Dit lei tot 'n vertraging in meganiese gedragsuitset tydens deurlopende laai- en aflaaiprosesse, bekend aselastiese histerese. Hierdie verskynsel is veral duidelik in die toepassing vandruksensors, aangesien sensors dikwels drukveranderinge akkuraat moet meet en daarop reageer.
- Wrywing In die meganiese komponente van 'n druksensor, veral dié wat bewegende dele behels, is wrywing onvermydelik. Hierdie wrywing kan afkomstig wees van kontakte binne die sensor, soos gly kontakpunte, laers, ens. Wanneer die sensor druk dra, kan hierdie wrywingspunte die vrye beweging van die sensor se interne meganiese strukture belemmer, wat 'n vertraging tussen die sensor se reaksie en die sensor se reaksie veroorsaak. werklike druk. Wanneer die druk afgelaai word, kan dieselfde wrywingskragte ook verhoed dat die interne strukture dadelik stop, en dus ook histerese tydens die aflaaifase vertoon.
Hierdie twee faktore saam lei tot die histerese lus wat in sensors waargeneem word tydens herhaalde laai en los toetse, 'n eienskap wat dikwels van besondere belang is in toepassings waar presisie en herhaalbaarheid hoogs geëis word. Om die impak van hierdie histerese-verskynsel te verminder, is noukeurige ontwerp en materiaalkeuse vir die sensor van kardinale belang, en sagteware-algoritmes kan ook nodig wees om vir hierdie histerese in toepassings te vergoed.
Die histerese-verskynsel indruksensorsword beïnvloed deur verskeie faktore wat direk verband hou met die sensor se fisiese en chemiese eienskappe en sy bedryfsomgewing.
Watter faktore lei tot sensorhisterese?
1. Materiële eienskappe
- Elastiese modulus: Die materiaal se elastiese modulus bepaal die mate van elastiese vervorming wanneer dit aan krag onderwerp word. Materiale met 'n hoër elastiese modulus vervorm minder, en hulelastiese histeresekan relatief laer wees.
- Poisson se verhouding: Poisson se verhouding beskryf die verhouding van laterale sametrekking tot longitudinale verlenging in 'n materiaal wanneer dit aan krag onderwerp word, wat ook die materiaal se gedrag tydens laai en aflaai beïnvloed.
- Interne struktuur: Die materiaal se mikrostruktuur, insluitend kristalstruktuur, defekte en insluitings, beïnvloed sy meganiese gedrag en histerese-eienskappe.
2. Vervaardigingsproses
- Bewerking akkuraatheid: Die akkuraatheid van sensor komponent bewerking direk beïnvloed die werkverrigting. Komponente met hoër presisie pas beter, wat bykomende wrywing en spanningskonsentrasie wat deur swak pasvorm veroorsaak word, verminder.
- Oppervlakgrofheid: Die kwaliteit van oppervlakbehandeling, soos oppervlakruwheid, beïnvloed die omvang van wrywing en beïnvloed sodoende die sensor se reaksiespoed en histerese.
- Temperatuurveranderinge beïnvloed die fisiese eienskappe van materiale, soos die elastiese modulus en wrywingskoëffisiënt. Hoë temperature maak materiaal oor die algemeen sagter, wat die elastiese modulus verminder en wrywing verhoog, en sodoende histerese verhoog. Omgekeerd kan lae temperature materiale harder en broser maak, wat histerese op verskillende maniere beïnvloed.
3. Temperatuur
- Temperatuurveranderinge beïnvloed die fisiese eienskappe van materiale, soos die elastiese modulus en wrywingskoëffisiënt. Hoë temperature maak materiaal oor die algemeen sagter, wat die elastiese modulus verminder en wrywing verhoog, en sodoende histerese verhoog. Omgekeerd kan lae temperature materiale harder en broser maak, wat histerese op verskillende maniere beïnvloed.
Risiko's
Die teenwoordigheid van histerese indruksensorskan meetfoute veroorsaak, wat die akkuraatheid en betroubaarheid van die sensor beïnvloed. In toepassings wat hoë-presisiemetings vereis, soos presisie industriële prosesbeheer en monitering van kritieke mediese toerusting, kan histerese tot beduidende meetfoute lei en selfs veroorsaak dat die hele metingstelsel misluk. Daarom is die begrip en vermindering van die impak van histerese 'n belangrike deel van die versekering van die doeltreffende en akkurate werking vandruksensors.
Oplossings vir histerese in druksensors:
Om die laagste moontlike histerese-effekte in te versekerdruksensors, het vervaardigers verskeie sleutelmaatreëls getref om sensorwerkverrigting te optimaliseer:
- Materiaalkeuse: Die keuse van materiale speel 'n deurslaggewende rol in histerese. Daarom kies vervaardigers noukeurig kernmateriaal wat in sensorkonstruksie gebruik word, soos diafragmas, seëls en vulvloeistowwe, om te verseker dat hulle minimale histerese onder verskillende werksomstandighede vertoon.
- Ontwerpoptimalisering: Deur die strukturele ontwerp van sensors te verbeter, soos die vorm, grootte en dikte van diafragmas, en verseëlingsmetodes te optimaliseer, kan vervaardigers histerese wat veroorsaak word deur wrywing, statiese wrywing en materiaalvervorming effektief verminder.
- Verouderingsbehandeling: Nuutvervaardigde sensors kan aansienlike aanvanklike histerese toon. Deurveroudering behandelingen spesifieke toetsprogramme, materiaal kan versnel word om te stabiliseer en aan te pas, en sodoende hierdie aanvanklike histerese verminder. Die prent hieronder toon dieXDB305ondergaanveroudering behandeling.
- Streng produksiebeheer: Deur toleransies en kwaliteit tydens die produksieproses streng te beheer, verseker vervaardigers die konsekwentheid van elke sensor en verminder die impak van produksievariasies op histerese.
- Gevorderde kalibrasie en kompensasie: Sommige vervaardigers gebruik gevorderde digitale kompensasietegnologie en meerpuntkalibrasiemetodes om die histerese in sensoruitsette presies te modelleer en reg te stel.
- Prestasietoetsing en gradering: Alle sensors ondergaan gedetailleerde toetsing om hul histerese-eienskappe te assesseer. Op grond van die toetsresultate word sensors gegradeer om te verseker dat slegs produkte wat aan spesifieke histerese-standaarde voldoen aan die mark vrygestel word.
- Versnelde lewensduurtoetsing: Om die werkverrigtingstabiliteit van sensors regdeur hul verwagte leeftyd te verifieer, voer vervaardigers versnelde veroudering en lewensduurtoetse op monsters uit om te verseker dat histerese binne aanvaarbare perke bly.
Hierdie omvattende maatreëls help vervaardigers om die histerese-verskynsel effektief te beheer en te verminderdruksensors, om te verseker dat die sensors voldoen aan hoë akkuraatheid en betroubaarheid vereistes in werklike toepassings.
Postyd: Mei-09-2024