漏れ測定の分野では、現在、絶対減衰(相対減衰)と試料片ごとの減衰差の2種類の圧力減衰計が知られており、広く使用されています。
"2種類の機器の測定の品質は規格に記載され、カタログ化されていますが、どちらか一方の方法の適用分野は必ずしも明確に定義されているとは限らないため、ほとんどの場合、2つのシステムが重複しています。 これは、時間の経過とともにテクノロジーとコンポーネントが進化したためでもあります。 基本的な回路図は、管理ソフトウェアと、元の回路では予測されていなかったバリエーション、オプション、空気圧モジュールの両方において、ますます高性能になっています。 サンプル量、電子レギュレーター、キャパシメータ、真空発生器、メインフォールド、等圧または同軸ハウスが、その有効性と信頼性を向上させるために装置に追加されました。"
現在普及し始めている回路のバリエーションの1つは、デュアルテクノロジーです。
デュアルアブソリュートリークテスターとも呼ばれるこの新しいシステムは、オプションのリストには含まれておらず、 以前の2つの測定タイプの中間の領域には配置されていませんが、測定の品質を向上させ、既存の以前の2つの基本タイプを簡素化することで、新しい地平を切り開きます。
歴史的に微分システムが、圧力減衰の分解能を高め、測定部品の熱傾向を補正するという2つの目的で生まれたとすれば、 時間の経過とともに、ひずみゲージと電子トランスデューサの取得に関して技術が指数関数的に向上し、絶対減衰のあるシステムの品質が向上したことも事実です。
重量測定の分野では、推力または動力計を標準重量スタデラタイプのロッドスケールと比較することにより、技術的な並列性が可能です。 比較スケールの精度は間違いないように見えるかもしれませんが、時間の経過とともに、これらのシステムはひずみゲージブリッジ測定の余地を残し、電子機器のおかげで、数十年にわたって精度と使いやすさの両方で他の以前の機械システムを凌駕し、コスト、メンテナンス、機械部品を削減し、効率と信頼性を向上させました。
重量式ドージングシステムと同様に、圧力減衰リーク測定システムでも、測定ソリューション係数はアプリケーションの品質に重要な役割を果たし、おそらく長期的な全体的な精度特性よりも重要な役割を果たします。 数値的には、リークテスターのさまざまなメーカーが宣言しているWeb上の技術データを参照すると、現在広く普及している標準は、絶対減衰計の場合は0.1バールに減少しているため、差動システムの場合は16バールまで3Paの分解能を確保することであることがわかります。
これは、たとえば+/- 50ミリバールの目盛りの探触子を差動システムに設置し、それを最大目盛が3000ミリバールの絶対減衰計の直下圧力と比較することにより、Δp/Δtの分解能に関する2つの測定が同じように機能することを意味します。 代わりに、アブソリュート系に6バールのトランスデューサを取り付けると、分解能は2倍に悪化し、1分割あたり約0.2Paに倍増します。
取得の面での利点が限られていることを考えると、差動システムは、より大きな機械的複雑さに照らして、 圧力減衰の精度の観点からではなく、ピースの温度と機械的応力の観点から、特に測定の補償に利益をもたらすことに寄与することは明らかです。
技術的な考慮事項
この解決の側面については、純粋に技術的な考慮事項が必要です。
1つ目は、ForTestによって解決された何千ものアプリケーションのうち、実際には約90%が6バールの圧力内にあり、60%が3バールのテスト内にあることです。 したがって、利点の差がすでに最小限であったとしても、2つに1つ以上のケースでは、差動ゲージの使用における分解能の点で、理論上の利点さえありません。
さらに、6バールを超えるアプリケーションでは、メーター分解能の終わり近くに減衰スレッショルドを設定することはお勧めできません。 それどころか、試験圧力が高いほど、測定される減衰が比例して増加することは明らかです。 実際には、8 barを超える圧力では、Δpを100Pa未満に設定することは強くお勧めしません。 このタイプのレジメンでは、0.1または0.2 Paの解像度を持っていても、広告を除いて何も変わりません。
最後の考慮事項は、これらの分解能データは通常ゼロで測定される、つまり周囲圧力での原色と比較されるということです。 実際には、実際の試験圧力でリークとサンプル量を使用して実施された実験室試験を除いて、分解能ヒステリシスの観点からの実際の挙動はほとんどわかっていません。 つまり、オフセット(または差動の場合はコモンモード)の圧力にさらされる絶対膜と差膜の両方の膜は、認証の条件では考慮されない機械的ノイズと応力に必然的にさらされます。
明らかに、これらのシステムの「心臓部」である差動探触子の品質は、市場に出回っているデバイスの計測品質だけでなく、 圧力ピークに対する堅牢性、およびテストに存在する湿った空気や汚染された空気または試験片との適合性に関する信頼性を大きく定義します。
何年にもわたって、力と圧力の信号の変換とデジタル化の技術により、少なくとも分解能の点で、さまざまな測定システムの特性がかなり近づいたとしても、熱的および機械的変動の補償に関する問題も同じままであることも同様に真実です。 このシナリオでは、差動システムが依然として主要な役割を果たします。
圧力減衰測定の対称差を分析すると、このサンプルピースと比較して、絶対リークテスターが不利な2つのケースが互いに向かい合っています。 これらは、サイクルタイムがマスターであり、測定速度が主要なパラメータである、非常に生産性の高い非常に少量の部品(タイヤバルブ、継手、生物医学部品など)の試験の場合と、ドリフトと温度弾性の影響が明らかに補正できない大量の試験の場合です。
実際、どちらの場合も、代替測定システムは差動メーターよりも適切なソリューションを示しています。 たとえば、少量のベルでのコンプライアンスの回復またはインターセプトのシステム、および大きなピースのマスフロー
現在の研究は、微分システムの応用を改善する分野で行われています。 このビジョンでは、サンプル部品のバランス調整に注力しています。 また、絶対測定、差動測定、二重測定の概念は、実際にはさまざまなタイプに横切っており、使用するトランスデューサの物理的原理にさまざまな方法で適用できるためです。
小容量の部品での対策
少量の部品の測定に関しては、テスト時間(たとえば、1.2秒の総開始から終了までのサイクル、1ccテスト、 漏れ= 10 cc/h @ 2bar)を封じ込める目的で、絶対測定は非常に高いダイナミックレンジを享受し、差動で要求される長い安定化時間を必要としませんが、差動トランスデューサの機械的バランスは、実際にはデュアルシステムよりもさらに迅速かつ迅速であることに注意してください。
つまり、減衰取得時間Δp/Δtが短い(通常は100/200 ms)場合、2つの膜の小信号位相シフトや共振でさえ、全体的な測定誤差が大きくなります。 このような誤差は、帯域幅が信号スロープの100Hz未満に含まれている場合、つまりΔp/Δtの時間が半秒を超える場合、実際には存在しません。 ただし、これらの場合、マイクロボリュームアプリケーションでの「超高速」は、マイクロバルブ、トランスデューサ、および小さなチューブを可能な限り再検討しながら、従来の差動空気圧回路が確かに好まれます。
これらの特定の微量体積条件では、漏れが発生した場合に発生する圧力減衰は常に大きな大きさですが、 静電容量式探触子の代わりに、MEMSやソリッドステートブリッジなどの低デッドボリュームの探触子も適用することで、破損と信頼性の問題が簡素化され、非常に高い動的測定スケールが保証されます。 解像度は限られていますが。
これは、帯域幅を犠牲にしても、安定した測定が必要で、あらゆる種類のノイズやドリフトの影響を受けない測定が必要な大容量の測定とは逆のケースです。 ここでは、最大60/120秒の測定における分解能と安定性が特別な特徴です。 直接測定のすべての場合において、漏れに対する比率は常に圧力減衰Δp / Δtに反比例することを覚えておく必要があります。 このような場合は、ADコンポーネントが提供するすべての可能な変換ビットを設計し、より優れたフィルタとEMCイミュニティを設計することをお勧めします。
大容量品の対策
小さな部品の条件に関係なく、大容量の部品を測定する物理的および空気圧的なシナリオは、すでに250 ccを超えるサイズで駆動されている感度が必要な場合など、大きく異なります。 このような背景から、ForTestを含むすべての測定機器メーカーは、基準サンプル部品の使用を支援するシステムを研究してきました。
ソフトウェアアルゴリズムに基づく技術の大部分は、「良好」または極端なセキュリティの帯域内で考慮されるテストの特性評価を提供し、動的オフセットを「過渡防止」方法で再現し、測定の動的オフセット補正(DOC)を連続的に調整できるようにします。 すべてのシステムは、最も一般的な計量システムのオートゼロアルゴリズムとしてすでに広く使用されていますが、実際には、複雑なリークテストプロセスのより広範な問題に部分的にしか適応していません。
これらのシステムの欠点と代替ソリューションこれらのオフセット補正システムの主な欠点は、さまざまなエラーを1つずつ分割して修正できないことです。 これらの自動補正は効果的ですが、低速/非常に遅い誤差の変動を追跡する目的でのみ使用されるため、設定値のわずかな割合で使用すると役立ちます。 しかし、一般的には、機械的な動き、材料の応力、部品に接続する継手の弾力性など、いくつかの要因が重なり合うため、周囲温度の変化によって部分的にのみ、さまざまなスプリアス現象によって全体的な測定が損なわれます。
他の広く使用されているシステムでは、温度プローブを介して環境要因の傾向をサンプリングし、Pa/C°(DOCT)でオフセットを補正することができます。 このモードでは、生産における実際のテストの分析、つまり測定された温度と相関する測定値をExcel形式で取得した後、温度変動を補正するために測定に補正係数を導入します。 開発段階では手間がかかりますが、これらのアルゴリズムには、熱現象のみを補正するため、修正する現象が過度に蓄積されるのを防ぐという利点があります。
いずれの場合も、サンプルピースまたはリファレンスeMuleを介した天びんは、環境熱条件の取得という点だけでも、測定の安定性と再現性に大きく役立ちます。
差動リークメータは、一般的に次のように要約できる3つの実用的な構成で一般的に使用されていることに留意する必要があります。
非対称ディファレンシャル、つまり基準側がキャップで塞がれています。これは、絶対システムと同等にするためのインストールフェーズの簡素化です。
センターゼロディファレンシャルは、一度に2つの部品を測定するように設計されています。
対称ディファレンシャル、真のバランス型コンパレータで、基準側は気密サンプルピースに接続されています。
ここでは、リファレンスサンプル部品を使用する利点をさまざまな方法で分析します。
これら3つのレイアウトのうち、サンプルピースとの対称的なレイアウトは、精度、再現性、 特に温度と機械的ストレスによって発生するノイズの除去の点で最良の答えを提供する方法です。
マイクロボリュームアプリケーション
したがって、圧倒的な熱質量と膨張要素が実際にはピースに接続するチューブである微量アプリケーションでは、測定側に可能な限り類似した基準回路を使用することで、システムのバランスを完全にとり、温度に加えて、回路の両側の膨張(テストと参照)も修正できます。 小さな試験片は一般的に硬いからです。 このような場合、基準側で密封され、試験に接続されたチューブと同じ長さの単純な同一のチューブは、優れた再現性と沈降時間の大幅な短縮の両方を得るのに十分すぎるほどです。 金属部品の場合、基準管の端にキャップとしてブラインドフィッティングをすることで、温度捕捉機能が確保され、用途がさらに向上します。
大量生産用途
これは、ディファレンシャルゲージを使用する2番目のケース、つまり、接続パイプのデッドボリュームよりもすでに大きい体積を持つ部品をテストする最も頻繁なアプリケーションでは、もはや当てはまりません。 このシナリオはそれ自体が複雑で、部品の機械的ストレスと、同じ部品でテストを繰り返すと寄生温度が内因的に発生するという問題が生じます。
実際、サンプル部品の実際の使用では、所望の測定補償とは対照的に、試験対象の2つの部品の膨張による体積の変動が測定に誤差をもたらすことが注目されます。 一般的に稼働率の高い工業生産を目的とした差圧減衰システムでは、被試験部品の機械的膨張は測定操作のみに制限されますが、参照サンプル部品への機械的ストレスは、装置が使用されている間ずっと無期限に蓄積されます。 2つの部分の振る舞いの連続的なドリフトのすべての影響を、一定の体制で15/30分の作業後にすでにもたらします。
これらの場合、微量体積のアプリケーションの場合のように、装置内のチューブや回路の膨張はもはや優勢ではありませんが、再現性誤差を生み出すのは部品自体です。
同様に、基準サンプル片のみを連続的に加圧して空にするため、測定の補正を大きく妨げる内因性現象を引き起こすような熱蓄積が増大し、望ましくないドリフトが発生します。 実際には、経験的調査によると、体積300ccの300ccの金属部品に対して2barの圧力がかかると、弾性と静止温度の条件を再確立するのに少なくとも20分かかることが示されています。
このため、差圧減衰ゲージの使用において、見かけの再現性の概念が時間の経過とともに導入されてきました。 すなわち、同じ部品で繰り返し測定を行う際の良好な再現性、グラムあたりの測定安定性の現象は、生産での実用化中に維持されません。
二重絶対システムの誕生
基準片のドリフトと応力のこれらすべての問題を克服するために、デュアルアブソリュートシステムが誕生しました。 最初のバージョンでは、または実験段階では、これらのシステムは、通常の絶対および差動デバイスを拡張および変更するための単純なキットとして提示されました。 次に、三方空気圧バルブを介して、サンプリング手順、つまり自動形式のDOCの「自己学習」が導入され、周囲温度の変化に追従するのに十分な時間周波数で、基準側で休止して初期弾性条件、つまりテスト対象の生産部品と比較される実際の弾性条件に戻るのに十分な時間を残しました。 同じシステムが、サンプルノズルを使用して環境要因(TambおよびPamb)をサンプリングし、体積流量測定を便利に補正するために、さまざまなメーカーによって散発的に使用されています。
圧力測定の場合、時間の経過とともに、肯定的な要因の巧妙な組み合わせと、製品の改善と経済性のすべてが同じ方向にあるおかげで、互いに独立しているが、異なるソフトウェアモードによって管理される絶対測定の2つの対称的なブランチの作成が、すべてのタイプの測定の比類のない改善につながったことがわかっています。 ご想像のとおり、対称測定の改善に加えて、テスト管理のさまざまな方法のおかげで、中央ゼロ測定と非対称タイプの両方を大幅に改善する可能性を発見しました。
これまで最も「貧弱な」システムと考えられてきたが、すでに明らかにされている捕捉と形質導入の改善のおかげで、絶対崩壊メーターの人気が高まっており、現在では一般的に差動と質量流量の両方に挟まれている。 この成功は、測定の真の品質だけでなく、産業分野の他のリークテスターと比較して、メンテナンスと使用の非常にシンプルさ、堅牢性、信頼性にも大きく起因しています。 plc、バルブ、圧力トランスデューサの基本概念から遠く離れて、ハードウェアとファームウェアの体系的な開発を通じて、リークテスト手順へのより迅速なアプローチを備えた、正確で用途の広いマシンを手に入れることができました。
これらの装置の使用範囲(一般的に理想的な実験室ではなく、無菌状態)を常に覚えておく必要があり、単純なものでさえ非常に簡単に複雑になることがよくあります。 他のシステムよりも小規模では明らかに感度が低いですが、絶対減少の沈降と測定の段階での高ダイナミクスと高圧での限界の欠如により、差動計や質量流量には推奨されない分野での応用が捧げられています。 例えば、生物医学分野では、空気圧の信頼性と試験対象部品の無菌性と非汚染性の必要性に加えて、バッグや輸血セットとして使用される弾性材料の高い振動が標準として定義されており、他のシステムを犠牲にしています。
トレーサーガスからマイクロフロー、回収システムから圧力減衰まで、幅広い技術的ソリューションとさまざまな測定方法を備えているため、アプリケーションによるアプローチは、まず第一に目的と使用範囲、次に感度、そして最後に必要なサイクルタイムの点で、常に最適なソリューションを提供します。
アブソリュート型ゲージの利点
絶対減衰システムの適用は、可能な場合、常に「インストールして忘れる」という魅力を持っていますが、他のデュアルセンサー方式は、二重測定のために計測分野でさらに注意を払う必要があります。 実際、定期的に、ドリフトのより慎重な検証と制御が必要であり、いずれにせよ、二重認証が必要です。 例えば、質量流量計の場合(ただし、毛細管システムに関連する介入のケースを削減および簡素化しました)、使用する空気の質と測定センサーの清浄度または劣化の状態を常にチェックする必要があります。 特に、差動減衰システムでは、測定用トランスデューサの寿命を維持するために排気が必要なため、イコライゼーションバルブの摩耗や汚れは避けられませんが、空気圧は他のどのシステムよりもはるかに敏感で洗練されています。
空気圧工学と機械工学の両方、およびすべてのシステムの定期的な検証と校正手順は、時間の経過とともに劇的に進化してきましたが、これらの技術はすべて、アブソリュートタイプのゲージと比較するとより複雑であることが一目で明らかです。
このタイプのメーターでは、使用される唯一の探触子は優れた品質であり、測定範囲全体をカバーします。 したがって、非常に堅牢で、試験終了時に強制的に排気する必要がなく、機器の外部から同期していない放電によって引き起こされるウォーターハンマーに耐えることができ、汚れの影響を特に受けず、使用するガスの誘電容量や、特定の制限内でその湿度に鈍感です。 さらに、単純な空気圧では、主に市販の部品を使用し、必要に応じて食品、包装、医薬品用途の認証が付属しています。 したがって、空気圧はメンテナンスが容易で、適切に設計されていれば、本質的に安全であり、誤動作の場合には常に減衰します。 これらの特性はすべて、対称スキームとマスターレス軸の両方、および等圧キャビティを備えた差動システムの空気圧で得ることは困難です。 このため、この2番目のタイプのデバイスでは、より頻繁なメンテナンスとより正確な定期的なチェックが必要です。
たとえば、T8960ディファレンシャルでは、絶対減衰モデルの互換性と汎用性の利点を活用するために市販のバルブを使用する機会が検討されており、 トランスデューサのイコライゼーションと保護の機能は、もはや機械部品ではなく、ソフトウェア手順と高速PWM信号に任せています。
実際には、どのシステムを使用するのが最も実用的であるかを定義することは困難です。 たとえば、ディーゼルとガソリンのどちらを使用するのが良いかを理解する方法。未来はハイブリッドにあると?
すでに述べたように、新しいデュアルシステムは、現在知られているメーター間の中間の位置に配置することを前提としているのではなく、可能な限りそれらを側面に配置して改善することを前提としています。 現在知られている両方のタイプの特性を利用して、基本的にはそれらの機能を統合し、測定サイクルを簡素化および充実させることを目的としています。 一方では、絶対システムの信頼性と安全性、他方では、差動崩壊システムの「減衰の増幅器効果」です。
主な特徴的な要素
標準を定義するにはまだ時期尚早ですが、さまざまなモードでのソフトウェアの研究開発のほとんどであるため、 二重絶対システムの簡単な説明を作成することはできます。
最も明白な差別化要素は、サンプルピースとの対称的なディファレンシャルの使用との比較です。 この場合の戦略は、基準片の弾性および熱特性を歪めることなく、試験中の部品と正しく比較できるような時間間隔でのみ、試験段階および差動で基準片をサンプリングすることです。 次に、これらのサンプルは保存され、進行中のテストとベクトルモードで比較され、新しいサンプリングまで、すべての意図と目的に対して仮想比較が作成されます。
改善の証拠は、中央ゼロの対称差動モードで使用するとさらに強力になり、これは現在の差動システムを完全に放棄し、両側で損失が発生した場合の測定の不確実性のために信頼性が低いと見なされます。 このモードでは、デュアルシステムのパワーが完全に発揮されるため、対称補償の利点を活用できますが、システムは安全です。 実際には、このモードでの測定サイクルは、低い微分係数を検出することにより、絶対値の偏差の場合にのみテスト時間を延長します。 言い換えれば、そうすることで、実際の対称バランスによって作られる機械的ストレスと温度ドリフトの環境ノイズに対する高い耐性と、絶対崩壊の信頼性の高い単純さの両方から利益を得ることができます
非対称ディファレンシャルモードでは、ソフトウェアは必要な場合にのみ空気を排出する能力に集中します。 探触子を保護する必要がないため、差動メーターで必要とされるような、試験の最後に排気相を生成する必要がなくなります。 これにより、2つの測定面に可能な限り圧力をかけ、それらを安定させ、機器内の弾性現象を低減することを目的とした複雑な等圧力学、同軸管、その他の膨張防止装置を回避することができます。 実際には、可能であれば、荷降ろし段階は試験の最後にではなく、試験の開始時に行われ、操縦者は、オペレーターまたはベンチが試験中の部品を空にしようとしているときに、ソフトウェアによって傍受することによって行われます。
まとめ
これらは、要約すると、ここで説明する新しいテクノロジーの最も明白な特殊性です。 これらの側面に加えて、測定認証は、常に相対的な測定に固有のものであり、実際には、絶対的な低下を伴うシステムのすべてのシンプルさと信頼性が尊重されます。 実際には、パスカル分解能の小数点以下数桁を失い、動作圧力が6バールを超えるテストでも、最も有名な差動システムを信じられないほど単純化できます。 この技術では、必ずしも差動トランスデューサを中心に回転する必要はなく、ソフトウェアが絶えず進化する一方で、ハードウェアは最小限に抑えられます。
したがって、業界の技術者と機器メーカーの両方に、テストと詳細についてForTestに連絡し、この有望な新技術をテストすることを躊躇しないことを強くお勧めします。