مفهوم باند سکوت ( Dead Band) در اندازهگيري و ابزار دقيق و روش اندازه گيري آن
مفهوم باند سکوت ( Dead Band) در اندازهگيري و ابزار دقيق و روش اندازه گيري آن
محسن جزمي-شهريور ۱۳۹۰
مقدمه
در فرآيندهاي ابزار دقيق ، گستره ( بازه ) اي که در آن سيگنال ورودي با تغيير جهت ميتواند تغيير کند ، بدون آن که منجر به تغيير محسوس يا قابل مشاهدهاي در سيگنال خروجي شود را باند سکوت ميگويند .
در واژه نامه بينالمللي اندازه شناسي ( VIM: 2008 ) باند سکوت به صورت زير تعريف شده است:
" بيشترين بازهاي که مقدار کميت تحت اندازهگيري ميتواند در دو جهت تغيير کند بدون آن که تغيير آشکاري در نشان دهي متناظر آن به وجود آيد .
تذکر : باند سکوت ميتواند به سرعت تغييرات بستگي داشته باشد ."
در شكل فوق باند سكوت فاصله T تا T- است
باند سکوت باعث ميشود اختلاف فاز تاخيري ( Lag ) بين سيگنال ورودي و سيگنال خروجي به وجود بيايد به طوري که با وجود تغيير سيگنال ورودي در جهت افزايشي يا کاهشي، سيگنال خروجي ثابت ميماند و پس از افزايش سيگنال ورودي به اندازه بيش از مقدار باند سكوت ، سيگنال خروجي شروع به تغيير ميکند . هم چنين باند سکوت باعث ميشود تابع ارتباط بين خروجي و ورودي در دو حالت بالا رونده و پايين رونده سيگنال با هم متفاوت باشد و معمولاً اگر ارتباط آنها از معادله خطي y = a + bx تبعيت كند ( y سيگنال خروجي و x سيگنال ورودي) ، ضريب زاويه اين خط ( b ) ثابت ميماند ، ولي مقدار انحراف از صفر ( a ) به اندازه باند سکوت جا به جا شده و متفاوت خواهد بود. معمولا باند سکوت را به صورت درصدي از پهنه ( Span ) بيان ميكنند ، بطور مثال 1% Span
براي درك بهتر مفهوم باند سكوت ميتوان از مثال ساده كنترل دماي اتاق با استفاده از ترموستات استفاده كرد. وقتي اتاق سردتر از دماي تنظيم شده باشد ، ترموستات عمل كرده و سيستم گرمايش روشن و اتاق شروع به گرم شدن ميكند. اين گرم شدن تا جايي ادامه پيدا ميكند كه دما از ميزان باند سكوت ترموستات بيشتر شده و ترموستات قطع كرده و سيستم گرمايش خاموش شود. سپس اتاق شروع به سرد شدن ميكند تا دوباره ترموستات عمل كند . اين چرخه مدام ادامه دارد و دماي اتاق با دامنه تغييراتي برابر با باند سكوت ترموستات تثبيت ميشود.
روش اجرايي تعيين مقدار باند سکوت
آماده سازي انجام آزمون :
روش آزمون تشريح شده در زير ، مشخصه عملکرد استاتيک ( و نه ديناميک ) فرآيند ابزاردقيق يا دستگاه يا حسگر اندازه گيري را تعيين ميکند . براي انجام اين آزمون توصيه ميشود از وسايل و استانداردهاي اندازهگيري مرجعي استفاده شود كه درستي آنها حداقل ده برابر بيشتر از روا داري مجاز وسيله تحت آزمون باشد و در هيچ حالتي درستي استاندارد مرجع کمتر از يك سوم رواداري مجاز آن نباشد .
به طور مثال اگر وسيله اندازهگيري مجاز است تا باند سكوتي به اندازه 0.2% Span را داشته باشد ، ترجيح داده ميشود باند سکوت استاندارد اندازهگيري مورد استفاده 0.02% Span بوده و حداقل حد مجاز آن 0.06% Span باشد .
براي انجام اين آزمون بايد وسيله تحت آزمون و وسايل استاندارد اندازهگيري مرجع مورد استفاده در شرايط پايدار کاري و يا شرايط کاري مرجع قرار داشته باشند . نقاطي که اين آزمون در آنها انجام ميگيرد بايد در کل گستره ( بازه ) اندازهگيري توزيع شوند و شامل نقاطي در نزديکي مقادير پايين و بالاي گستره باشند ( به طور مثال حدود ۱۰٪ و ۹۰٪ گستره ) باشند و تعداد اين نقاط نبايستي کمتر از ۵ تا باشد.
قبل از شروع به آزمون و ثبت نتايج ، بايد به وسيله تحت آزمون چند بار تا حداکثر مقدار گستره ( بازه ) در هر دو جهت سيگنال اعمال شود .
در طي آزمون نيز هر بار که سيگنال ورودي مورد قرائت قرار ميگيرد ، بايد آن قدر صبر کرد تا مقدار سيگنال تثبيت شود . هم چنين در طي آزمون وسايل اندازهگيري آنالوگ يا وسايل اندازهگيري که اجزاي غير الکترونيکي دارند ، بايد از ضربه زدن ، حرکت دادن يا مرتعش کردن آنها اجتناب شود .
روش آزمون باند سكوت :
پس از آن که تمامي شرايط و الزامات بيان شده در بالا برقرار گرديد ، مراحل زير را براي هر يک از نقاط آزمون ميتوان ادامه داد :
۱- به آرامي سيگنال ورودي اعمالي به وسيله تحت آزمون را تغيير دهيد ( افزايش يا کاهش ) تا خروجي آن تغيير قابل مشاهدهاي کند .
۲- مقدار سيگنال ورودي را قرائت و مقدار آن را ثبت کنيد .
۳- به آرامي سيگنال ورودي را در جهت مخالف تغيير دهيد (كاهش يا افزايش ) تا تغيير قابل مشاهده در خروجي ملاحظه کنيد .
۴- سيگنال ورودي را قرائت و مقدار آن را ثبت کنيد . مقدار تغيير سيگنال ورودي در مراحل ۲ و ۴ ( اختلاف مقادير مراحل ۲ و ۴ ) همان باند سکوت ( در همان نقطه آزمون ) است .
۵- اين آزمون را چند بار تکرار کرده و مقدار بيشينه به دست آمده را به عنوان مقدار باند سكوت ميتوان گزارش کرد .
۶- آزمون را براي ساير نقاط آزمون در کل گستره ( بازه ) اندازهگيري تکرار کنيد و پيشينه مقدار به دست آمده در کل گستره به عنوان باند مرده کل گستره ميتوان گزارش کرد .
نکته : باند مرده را ميتوان به صورت درصدي از پهنه سيگنال ورودي ( % Input Span ) گزارش کرد .
اين وبلاگ با هدف اشاعه مفاهيم اندازه شناسي در زمينه كاليبراسيون وسائل اندازه گيري و تجهيزات ابزاردقيق در سطح ملي(ايران) ، باتوجه به روند رو به رشد كشور در بخش صنعت و نياز آزمايشگاههاي كاليبراسيون (وهمچنين آزمايشگاههاي آزمون) به پرداختن عميقتر به كاليبراسيون واندازه گيري ايجاد شده است .