변형기 신호 Integrity에 온도와 습도의 충격

이 제품은 전기 신호에 압력, 온도, 힘, 또는 진지변환과 같은 물리적 현상을 개조하는 현대 측정과 통제 시스템의 backbone입니다. 산업 공정 감시에서 의학 진단에, 이 신호의 fidelity는 직접 자료 질 및 가동 신뢰성을 결정합니다. 그러나, 환경 조건 — 특히 온도 및 습도 - 체계적인 과실 및 소음을 소개하는 것은 신호 완전성을 degrade. 이 효력을 이해하는 것은 튼튼한 체계 디자인하고 운영 환경의 광범위에 정확한 측정을 지키도록 근본적입니다.

이 문서는 온도와 습도 영향 변형기 성과, 주제로 행동 물리적 기계장치를 탐구하고 환경 영향을 미칩니다. 보상 기술, 주의깊은 물자 선택 및 엄격한 구경측정을 통합해서, 엔지니어는 도전적인 조건에서 조차 신호 불능을 보존할 수 있습니다.

온도가 어떻게 영향을 미치는지

온도 변화는 변형기 물자와 성분의 육체 및 전기 재산을 바꾸습니다. 이 변화는 오프셋 편류, 감도 변화 및 비선형성, 어떤 타협 측정 정확도든지로 나타납니다. 온도 효력의 규모는 변형기 유형, 건축재료 및 사용의 환경에 달려 있습니다.

저항 기반 변환기

저항 온도 감지기 (RTDs), 긴장 계기 및 저항에 있는 정확한 변화에 저항하는 저항성 습도 감지기 의존합니다. 백금 구리 같이 금속을 위한 저항 (TCR)의 온도 계수는 작은 온도 동요도와 조차 measurable 저항 교대를 일으키는 원인이 됩니다. 예를 들면, 백금 RTD는 일반적으로 0.00385 Ω/Ω/°C의 TCR가, 있습니다 - uncompensated 경우에 - 몇몇 정도 섭씨 온도의 과실을 일으키는 원인이 되고 다량 온도에서 측정과 상당한 측정에 있는 몇몇 정도를 일으킬 수 있습니다.

Omega Engineering은 RTD 측정 및 보상에 대한 상세한 지침을 제공합니다.

Piezoelectric 감지기

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제조업체는 온도가 유리한 결정 절단 또는 신호 처리 알고리즘을 사용하여 이러한 효과를 정확하게 파악합니다. 동적 측정을 위해 고수도 필터링은 저주파 열 편류에서 진정한 변형 신호를 분리할 수 있습니다.

전기 용량 및 유도 형 변형기

전기 용량 센서의 재료의 유 전체는 온도, 변전 용량과 다릅니다. 즉, 유도 트랜스듀서 (예 : LVDTs)는 핵심 침투성 및 코일 저항의 변화에 따라 다릅니다. 이러한 효과는 참조 요소를 사용하여 온도 안정화 또는 전자 보상을 강화합니다.

온도효과에 대한 보상 기술

전적으로 온도 감도를 제거하고, 실제 시스템은 보상을 통해 관리합니다. 일반적인 접근법은 다음과 같습니다.

Analog 보상. 의 사용 습지 구성에 있는 RTDs 온도 유도된 편류를 취소. 예를 들어, 스트레인 게이지 브리지는 온도에 노출 된 더미 게이지를 포함 할 수 있습니다, 스트레인, 열 효과를 빼기.
디지털 보상. Microcontrollers 또는 ASICs는 내장 온도 센서 판독을 기반으로 다항식 교정을 적용합니다. 이 방법은 넓은 온도 범위에 높은 유연성과 정확성을 제공합니다.
Material selection. 낮은 ‐TCR 합금 (예를들면, 변형 게이지를 위한 Evanohm) 또는 온도 ‐ 안정 세라믹은 소스에서 무해한 감소.
열 관리. 활성 난방 또는 냉각은 정밀 실험실 센서에서 일반 온도에서 변형기를 유지한다.

국악기는 측정 시스템의 온도 보상에 대한 종합 백서가 제공된다.

Signal Degradation의 습도 역할

높은 습도와 습기 응축은 다수 실패 형태를 소개합니다: 금속 접촉의 부식 및 지도, 증가된 누설 현재 중합체의 격리, 검습 팽윤 및 전기 짧은. 이 효력 degrade 신호에 노이즈 비율은, 분파를 일으키는 원인이 되고, 장기 안정성을 감소시킵니다.

부식과 접촉 저항

습기는 전기 접속점에 전기 전기 전기 부식을 가속하고, 접촉 저항을 증가합니다. 저수준 신호 회로 (예를들면, 열전대 산출)에서는, 추가 저항 변화 전압 부를 바꾸고 과실을 소개합니다. 시간, 간헐적인 연결 또는 개방 회로는 일어날 수 있습니다.

절연 저항 및 누설 전류

인쇄 회로 기판과 연결관 표면에 물 흡착은 단열 저항을 낮춥니다, parasitic 누설 경로 창조. 이것은 특히 정전 마이크 또는 책임 산출 가속도 같이 높은 임피던스 감지기에서 문제되는, 누설 현재 경쟁 신호 현재. 100 GΩ에서 10 MΩ에 절연 저항에 있는 하락은 눈에 띄는 편류를 소개할 수 있습니다.

응축 및 내부 손상

급속한 온도 변화는 변형기 주거 안쪽에 응축을 일으킬 수 있습니다. 물 방울은 짧은 전기 경로 또는 원인 절연성 고장일지도 모릅니다. 게다가, 물개 또는 접착제에 있는 검습 물자는 swell, 기계적인 전부하 및 thereby 변화 감도를 바꾸는지도 모릅니다.

습도의 영향을 미칩니다.

습기에서 변형기를 보호하는 것은 물리적 장벽과 적당한 체계 디자인의 조합을 요구합니다.

콘텐츠 코팅. 아크릴, 실리콘, 또는 파릴렌 코팅은 PCB 어셈블리에 수분 진입을 방지합니다. 또한 유전체 단열재를 제공합니다.
Hermetic Sealing. Metal‐to-to-metal 또는 Glass‐to-metal Seal은 주변 습도에서 민감한 요소를 격리합니다. 산업 압력 송신기에서 공통.
빈실 및 건조제. 비 밀봉된 인클로저의 경우, 내부 습도를 제어하기 위해 소수성 막 또는 실리카 젤 건조 팩과 호흡기 포트를 사용합니다.
Material selection.유압성 재료(스테인리스, 골드 도금 접촉) 및 저습도 흡수 폴리머(PTFE, PEEK)를 주거용 및 절연체에 공급합니다.
환경조화. 극단적인 경우에는, 건조 질소를 가진 퍼지 인클로저 또는 압축 공기가 30% 이하 상대 습도를 유지하도록 합니다.

Sensors Magazine은 센서 성능과 보호 전략에 대한 습도 효과를 개요합니다.

결합된 온도 및 습도 Interactions

온도와 습도는 자주적으로 행동하지 않습니다. 고열은 포화 증기 압력을 증가시키고, 주어진 상대 습도에 공기에서 남아 있는 습기를 더 허용하. 온도 하락이 때, 응축은 - 수시로 “밖”이라고 불린 또는 “방적” 울안 안쪽에. Cyclic 열 변화는 반복적으로 젖은과 건조한 표면, 가속 부식 및 기계적인 피로 할 수 있습니다.

또한, 온도는 화학 반응을 가속합니다: 습기가 현재 때 각 10°C 증가를 위해 대략 두 배. 그러므로, 뜨겁고, 습기찬 환경 (예를들면, 열대 기후 또는 산업 증기 지역)는 변형기 경도를 위해 특히 도전합니다.

변형기 위치에 온도와 습도를 둘 다 감시하는 긴요한 신청에서는 동적인 개정 또는 방아쇠 정비 경고를 적용하는 것을 추천합니다.

Signal Integrity 유지에 대한 모범 사례

강력한 측정 시스템을 개발하는 것은 이지와 체계적인 계획을 요구합니다. 아래는 업계 제일 연습입니다:

환경 봉투를 가로 질러서 교정을 실시합니다.] 예상 온도와 습도의 교정을 수행하고, 주변에서는 전혀 없습니다. 종합적인 특성화에 대한 기후 챔버를 사용합니다.
Implement self-compensation. ‐board Temperature and 습도 sensors(예:, 저항성 습도 요소 플러스 RTD)에 사용하여 실시간으로 1차 출력을 수정합니다. 많은 현대 트랜스듀서에는 통합 보상 모듈이 포함됩니다.
올바른 트랜스듀서 유형을 선택한다.] 동요 습도를 위해, 낮은 검습 재료로 밀봉 센서를 선택한다. 넓은 온도 스윙을 위해, 내부적으로 낮은 열 감도 (예를들면 진동 ‐ 와이어 스트레인 게이지)와 트랜스듀서 기술이 유용 할 수있다.
환경 고려사항을 가진 내부. 열원, 직사광, 또는 응축 위험 영역에서 열원을 장착하는 데 피합니다. 필요한 경우 열방사 또는 열 싱크를 사용하십시오.
신호 조절을 현명하게 사용하십시오.] 높은 일반적인 형태 거부 및 필터를 가진 증폭기는 환경 방해에 의해 소개된 소음을 감소시킬 수 있습니다. 감시 및 보호는 누설 현재를 극소화합니다.
Regular Maintenance and Inspection. 커넥터 부식, 밀봉 무결성 및 응축 구조 검사를 검사합니다. 추적성 측정 데이터와 함께 문서 환경 기록.
시스템 레벨테스트를 채택한다. HALT(Highly Accelerated Life Testing)를 사용하여 실제 조건을 시뮬레이션하여 배포하기 전에 약점을 식별한다.

Endevco는 압전 가속도계에 온도효과의 분석을 제공합니다.

신청 예

기름 & 가스 Downhole 감지기

잘 기록된 변형기는 200°C와 100% 상대 습도까지 직면합니다. 방어적인 주거, 고열 전자공학 및 부식성 저항하는 합금은 필수 입니다. 사파이어 근거한 감지기를 사용하는 잡종 보상 회로는 정확도를 유지하기 위하여 개발되었습니다.

기상역 및 환경 감시

전기 용량 습도 센서 및 서미스터는 주변 조건에 직접 노출됩니다. 드리프트를 최소화하기 위해 제조업체는 폴리머 코팅을 적용하고 디지털 보정 알고리즘을 사용합니다. 센서 하우징의 정기적인 정화는 축적 된 오염 물질을 제거합니다.

의료 진단 장비

벤더의 압력 트랜스듀서는 습도 포화 환자 회로에서 작동한다. 반대로 막힘 디자인, 소수성 장벽 및 빈번한 교정은 환자 안전을 손상시킬 수 있는 신호 탈gradation를 방지합니다.