نحوه محاسبه هیسترزیس برای بودجه عدم قطعیت خود
مقدمه
هیسترزیس (پسماند) منبع عدم قطعیت است که بر بسیاری از انواع تجهیزات اندازه گیری و نتایج اندازه گیری مرتبط با آنها تأثیر می گذارد. با یک جستجوی سریع در اینترنت ، مطالعات زیادی را پیدا خواهید کرد که به هیسترزیس اختصاص داده شده است. اگر نگاهی به کتابچه های راهنمای تولید کننده و برگه داده ها بیندازید ، ممکن است مشخصات مربوط به هیسترزیس را پیدا کنید. با این حال ، شما نمی بینید که هیسترزیس معمولاً در بودجه عدم قطعیت آزمایشگاه گنجانده شده است.
وقتی بسیاری از مطالعات موجود را خواندم ، بیشتر آنها مربوط به هیسترزیس الکتریکی و مغناطیس بود. من شروع به یافتن اطلاعات مفید برای بیشتر آزمایشگاه های کالیبراسیون و آزمون کردم.
با این حال ، شما مقالات زیادی را پیدا نخواهید کرد که به طور خاص اثرات دستگاه های اندازه گیری را مطالعه کنید.
بنابراین ، من تصمیم گرفتم که برای آزمایشگاه های کالیبراسیون و آزمون ، راهنمایی در مورد هیسترزیس ایجاد کنم ، بنابراین می توانید آن را در بودجه های عدم قطعیت خود (در صورت کاربرد) در نظر بگیرید.
در این راهنما اطلاعات زیر را در مورد هیسترزیس یاد خواهید گرفت:
هیسترزیس چیست
چرا هیسترزیس مهم است
چه زمانی باید هیسترزیس را درج کنید
نحوه کاهش هیسترزیس
فرمول ها برای محاسبه هیسترزیس
نحوه انجام آزمون هیسترزیس
نحوه محاسبه هیسترزیس
هیسترزیس چیست
به گفته فرهنگ لغت انگلیسی آکسفورد ، هیسترزیس پدیده ای است که ارزش یک خاصیت فیزیکی از تغییرات در اثر ایجاد آن است.
به گفته ناسا ، هیسترزیس پاسخ یک ساختار به بارگیری و تخلیه است که معمولاً با از دست دادن انرژی همراه است.
این تعریفی است که من بیشتر از همه دوست دارم.
برای شما ، این بدان معنی است که نتیجه اندازه گیری شما هنگام افزایش بار ، نیرو ، فشار و غیره با نتیجه شما در هنگام کاهش بار ، نیرو ، فشار و غیره یکسان نیست. عدم قطعیت اضافی به نتایج شما را اضافه خواهد کرد.
اگر این امر با تجهیزات آزمون و اندازه گیری شما اتفاق می افتد و بر نتایج اندازه گیری شما تأثیر می گذارد ، ممکن است بخواهید هیسترزیس را در بودجه های عدم قطعیت خود در نظر بگیرید.
چرا هیسترزیس مهم است
هیسترزیس مهم است زیرا در نتایج اندازه گیری در عدم قطعیت تاثیر دارد.
اگر از اثرات هیسترزیس و نحوه کاهش آنها آگاه نیستید ، می توانید هنگام انجام اندازه گیری نتایج نادرست بدست آورید. از این بدتر ، شما می توانید این خطا را به نتایج اندازه گیری مشتری خود منتقل کنید.
در برخی موارد ، ممکن است این کار بزرگی برای شما نباشد. با این حال ، هنگامی که شما ریسک و هزینه را در ارزیابی قرار می دهید ، ممکن است افکار شما تغییر کند.
سعی کنید هزینه ای را به خطاهای خود اختصاص دهید. اگر خطاهای اندازه گیری شما منجر به از بین رفتن پولی (همراه با خرابی ، تعمیرات یا کار نا منطبق ) شود ، آیا در مورد هیسترزیس متفاوت فکر نمی کنید؟
اگر خطاهای اندازه گیری شما بر سلامت یا زندگی انسان تأثیر داشته باشد ، دیدگاه شما تغییر نمی کند؟
در حالی که به طور معمول اینگونه نیست ، شما باید از خطرات و پیامدهای خطاهای اندازه گیری و تأثیرات منفی آنها آگاه باشید. به همین دلیل هیسترزیس مهم است.
در صورت کنجکاو بودن ، فقط یک جستجوی Google را در مورد هیسترزیس انجام دهید. شما از چند مطالعه در مورد این موضوع شگفت زده خواهید شد.
چه زمانی باید هیسترزیس را در نظر بگیرید
هیسترزیس را در تجزیه و تحلیل عدم قطعیت خود در نظر بگیرید که معمولاً در نوع سیستم اندازه گیری شما تأثیر می گذارد یا بر نتایج اندازه گیری شما تأثیر می گذارد.
هیسترزیس می تواند در انواع مختلف تجهیزات و سیستم های اندازه گیری از جمله:
تجهیزات اندازه گیری الکتریکی ،
تجهیزات اندازه گیری مکانیکی ، و
تجهیزات اندازه گیری ترمودینامیکی
وجود داشته باشد.
کتابچه ها و مشخصات سازنده تجهیزات خود را مرور کنید تا دریابید که آیا هیسترزیس در نتایج اندازه گیری شما تأثیر دارد یا خیر. اگر توسط سازنده مشخص نشده باشد ، می توانید با خواندن روشهای آزمون یا مراحل کالیبراسیون خود اطلاعات بیشتری پیدا کنید.
فقط اطمینان حاصل کنید که قبل از تصمیم گیری در مورد اینکه آیا آن را در تجزیه و تحلیل عدم قطعیت خود قرار دهید ، تحقیقاتی انجام دهید.
نحوه کاهش هیسترزیس
هیسترزیس اجتناب ناپذیر است ، اما می توان اثرات آن را به حداقل رساند.
برای کاهش اثرات هیسترزیس ، معمول است که تجهیزات خود را قبل از استفاده کالیبره کنید.
بیشتر کتابچه راهنماهای تولید ، روشهای کالیبراسیون و روشهای آزمون این عمل را در تلاش برای کاهش اثرات هیسترزیس توصیه می کنند.
به گزیده های زیر نگاهی بیندازید. من بیانیه هایی را از چندین دفترچه راهنما ، روش هایی که توصیه می کنند تجهیزات را قبل از استفاده بارگزاری کنم ، گردآوری کرده ام.
کتابچه راهنمای چند تایی CDI: کالیبراسیون آچار گشتاور
کتابچه راهنمای چندتایی CDI: کالیبراسیون مبدل گشتاور
کتابچه راهنمای فشارسنج Heise CM: استفاده و کالیبراسیون
ASTM E74: کالیبراسیون و تأیید ابزارهای اندازه گیری نیرو
Navair 17-51MP-006: فشار سنج هیدرولیک و پنوماتیک
اگر از تجهیزاتی استفاده می کنید که ممکن است تحت تأثیر هیسترزیس باشند، می توانید با استفاده از تجهیزات قبل از استفاده یا کالیبراسیون ، اثر را به حداقل برسانید.
فرمول ها برای محاسبه هیسترزیس
هنگامی که نیاز به محاسبه هیسترزیس برای بودجه های عدم قطعیت خود دارید ، دو روش وجود دارد که می توانید از آنها استفاده کنید.
روش 1: حداکثر تفاوت بین بالا و پایین اسکیل
این روش رایج ترین کار است. شما آن را در بسیاری از اسناد منتشر شده رویت خواهید کرد ، از جمله:
NCSLI RP-12: تعیین و گزارش عدم قطعیت اندازه گیری
کتاب راهنمای آمار مهندسی NIST Sematech
این معادله تفاوت بین بارگزاری و تخلیه در کل محدوده اندازه گیری را در نظر می گیرد. فایده این روش این است که شما بدون توجه به اینکه در کدام محدوده اتفاق می افتد، حداکثر خطای هیسترزیس را پیدا خواهید کرد.
با این حال ، مشکل این روش این است که شما ممکن است گرایش و خطی بودن را اشتباه بگیرید که باعث می شود عدم قطعیت تخمین زده شده خود را بیش از حد کنید.
روش 2
این روش کمتر از روش اول مورد استفاده است. من آن را در راهنمای فنی MSL 25: راهنمای کالیبراسیون چند سال پیش پیدا کردم و تصمیم گرفتم آن را امتحان کنم.
امروز ، MSL این فرمول را در راهنمای فنی خود جایگزین کرده است ، اما من هنوز ترجیح می دهم بعضی اوقات از آن استفاده کنم.
با این حال ،این رابطه فقط هیسترزیس میانی را ارزیابی می کند. این مورد می تواند یک مشکل باشد زیرا حداکثر اختلاف همیشه در میانه رخ نمی دهد. اطمینان حاصل کنید که هنگام استفاده از این معادله ، آن را در نظر گرفته اید.
نحوه انجام آزمون هیسترزیس
دستورالعمل های زیر را دنبال کنید.
شما ممکن است در یکی از گزارش های کالیبراسیون خود داده ها را داشته باشید. اگر چنین است ، نیازی به انجام این آزمون نیست.در غیر این صورت می توانید به تجزیه و تحلیل داده ها ادامه دهید.
روش 1: حداکثر تفاوت
- موردی را برای آزمون هیسترزیس انتخاب کنید (به عنوان مثال مقیاس ، فشار و غیره)
- تجهیزات را برای مقایسه انتخاب کنید.
- تجهیزات را در صورت لزوم قبل از آزمون امتحان کنید.
- بدون بار اعمال شده ، واحد را تحت آزمون صفر کنید و نتیجه را ثبت کنید.
- به تدریج بار (به عنوان مثال 10 ٪ افزایش) را در واحد تحت آزمون افزایش داده و نتیجه را بعد از هر مرحله ثبت کنید.
- به صورت تدریجی بار (به عنوان مثال 10 ٪ افزایش) را در واحد تحت آزمون به ترتیب معکوس کاهش داده و نتیجه را بعد از هر مرحله ثبت کنید.
- نتایج را تجزیه و تحلیل کنید.
روش 2
- موردی را برای آزمون هیسترزیس انتخاب کنید (به عنوان مثال مقیاس ، فشار و غیره)
- تجهیزات را برای مقایسه انتخاب کنید.
- تجهیزات را در صورت لزوم قبل از آزمون امتحان کنید.
- بدون بار اعمال شده ، واحد را تحت آزمون صفر کنید و نتیجه را ثبت کنید (YZ1).
- واحد را تحت آزمون تا 50 ٪ از مقیاس کامل بارگذاری کرده و نتیجه را ثبت کنید (YH1).
- واحد را در زیر آزمون تا 100 ٪ از مقیاس کامل بارگزاری کنید.
- بار موجود در واحد تحت آزمون را به 50 ٪ از مقیاس کامل کاهش داده و نتیجه را ثبت کنید (YH2).
- بار را به صفر کاهش داده و نتیجه را ضبط کنید (YZ2).
- نتایج را تجزیه و تحلیل کنید.
نحوه محاسبه هیسترزیس
اگر نتایج اندازه گیری از آزمون داخلی یا گزارش کالیبراسیون دارید ، آماده محاسبه هیسترزیس هستید. فقط روشی را که می خواهید برای تجزیه و تحلیل استفاده کنید انتخاب کنید و دستورالعمل های زیر را دنبال کنید.
روش 1: حداکثر تفاوت
نکته:بالای مقیاس به معنای رفت و پایین مقیاس به معنای برگشت نیز می باشد.
-
یک جدول ایجاد کنید.
یک جدول در مایکروسافت اکسل شبیه به تصویر زیر ایجاد کنید.
-
نتایج خود را وارد کنید.
نتایج آزمون بالای مقیاس خود را در ستون مقیاس وارد کنید.
-
نتایج پایین آمدن خود را وارد کنید
نتایج آزمون پایین مقیاس خود را در ستون پایین مقیاس وارد کنید.
4- نتیجه بالای مقیاس(yupscale) را از نتیجه پایین مقیاس (ydownscale) کم کنید.
5- مقدار مطلق نتیجه را در مرحله 4 پیدا کنید.
-
مراحل 4 و 5 را برای هر اندازه گیری با نتایج هر دوی بالای مقیاس و پایین مقیاس تکرار کنید.
-
نتیجه بزرگترین اختلاف (یعنی حداکثر) پیدا کنید.
نتیجه شما برای هیسترزیس
روش 2
-
یک جدول ایجاد کنید
2. نتایج بالای مقیاس خود را وارد کنید.
3. نتایج پایین مقیاس خود را وارد کنید.
4. نتیجه بالای مقیاس(y50 ، upscale) را با نتیجه پایین مقیاس کم کنید.
5. نتیجه بالای مقیاس را از نتیجه پایین مقیاس کم کنید.
-
نتیجه را از مرحله 5 به سه تقسیم کنید
-
نتیجه مرحله 4 را از نتیجه از مرحله 6 کم کنید.
نتیجه شما برای هیسترزیس
نتیجه
هیسترزیس منبع عدم قطعیتی است که توسط بسیاری از افراد مهم در نظر گرفته می شود اما در بیشتر بودجه های عدم قطعیت گنجانده نشده است. بسیاری از روش ها و رویه ها دستورالعمل هایی را برای کمک به کاهش هیسترزیس ارائه می دهند ، اما به احتمال زیاد شما قادر به از بین بردن آن نخواهید بود. بنابراین ، شما باید در تجزیه و تحلیل عدم قطعیت خود به آن توجه کنید و در صورت کاربرد آن را در بودجه عدم قطعیت خود قرار دهید.
این راهنما اطلاعات زیادی در مورد هیسترزیس به شما داده است. هیسترزیس چیست ، چرا مهم است و چه موقع آن را در بودجه عدم قطعیت خود قرار دهید. علاوه بر این ، شما باید یاد گرفته اید که چگونه یک آزمون هیسترزیس و چگونگی تجزیه و تحلیل نتایج برای تجزیه و تحلیل عدم قطعیت را انجام دهید.
