Organinių priedų skilimas ir paviršiaus plėvelės susidarymas
Sulfamatinio nikelio voniose yra organinių priedų, kurie suyra prie įkaitusio kaitinimo plokštės paviršiaus. Skilimo produktai ant paviršiaus sudaro plėvelę, kuri keičia šiluminę spinduliuotę ir šilumos perdavimo charakteristikas. Šis plėvelės formavimas yra dinamiškas, o plėvelės storis ir sudėtis kinta priklausomai nuo laiko, temperatūros ir vonios chemijos.
Puslaidininkinis įrenginys su sulfamato nikelio voniomis dokumentavo ryšį tarp paviršiaus plėvelės susidarymo ir temperatūros skaitymo svyravimų. Plėvelės storis padidėjo nuo 0,02 mm, kai nauja, iki 0,15 mm po 6 mėnesių eksploatacijos, o storis labai kinta per gamybos pamainą. Dėl kintamo plėvelės storio termoporos rodmenys svyravo nuo 7 laipsnių iki 9 laipsnių, nors tikroji vonios temperatūra išliko stabili ±0,5 laipsnio ribose.
Emisijos pokyčiai dėl paviršinių nuosėdų
Paviršiaus nuosėdos ant šildymo plokštės keičia šiluminę spinduliuotę ir turi įtakos infraraudonųjų spindulių temperatūros matavimo tikslumui. Emisijos pokyčiai nuo 0,1 iki 0,2 gali sukelti temperatūros nuskaitymo paklaidas nuo 5 laipsnių iki 10 laipsnių, priklausomai nuo matavimo temperatūros. Emisija kinta priklausomai nuo nuosėdų storio, sudėties ir senėjimo, todėl laikui bėgant rodmenys svyruoja.
PCB įrenginys su sulfamato nikelio voniomis palygino kontaktinės termoporos matavimus su infraraudonųjų spindulių pirometro rodmenimis tose pačiose šildymo plokštėse. Kontaktiniai matavimai parodė stabilią temperatūrą ±0,5 laipsnio ribose. Infraraudonųjų spindulių rodmenys svyravo nuo 8 laipsnių iki 12 laipsnių dėl paviršiaus nuosėdų spinduliuotės pokyčių. Įrenginys perėjo prie kontaktinio matavimo kritinėms temperatūros valdymo programoms.
Lokalus virimo ir branduolio susidarymo poveikis
Sulfamatinio nikelio voniose, ypač tose, kuriose yra didelė organinių priedų koncentracija, kaitinimo plokštės paviršiuje yra vietinis virimas. Virimas vyksta branduolio susidarymo vietose, kur priedo skilimas sukuria dujų burbuliukus. Burbuliukų susidarymas ir išsiskyrimas sukelia vietinius temperatūros svyravimus, kurie turi įtakos paviršiuje{2}}montuojamiems jutikliams.
Kietojo chromo įrenginys su sulfamato nikelio voniomis užfiksavo branduolio susidarymo vietos tankį ir jo poveikį temperatūros matavimams. Branduolio vietos tankis svyravo nuo 2 iki 10 vietų kvadratiniame centimetre, priklausomai nuo vonios būklės. Temperatūros matavimai vietose, kuriose buvo aktyvus branduolys, parodė 5–8 laipsnių svyravimus, o matavimai vietose, kuriose nebuvo branduolio, buvo stabilūs.
| Paviršiaus būklė | Temperatūros svyravimo dydis | Matavimo metodas | Rekomenduojamas veiksmas |
|---|---|---|---|
| Švarus paviršius, be nešvarumų | ±0,5 laipsnio iki 1,0 laipsnio | Kontaktinis arba infraraudonųjų spindulių | Tęsti stebėjimą |
| Lengva organinė plėvelė | ±2,0 laipsnio iki 4,0 laipsnių | Rekomenduojama susisiekti | Išvalykite, jei patvarūs |
| Vidutinė organinė plėvelė | ±4,0 laipsnio iki 6,0 laipsnių | Tik susisiekite | Suplanuokite valymą |
| Sunki organinė plėvelė | ±6,0 laipsnių iki 10 laipsnių | Susisiekite su kalibravimu | Išvalykite nedelsiant |
| Aktyvios branduolių susidarymo vietos | ±5,0 laipsnio iki 8,0 laipsnių | Tik susisiekite | Įvertinkite vonios būklę |
Jutiklio vietos ir paviršiaus būklės sąveika
Temperatūros jutiklio vieta šildymo plokštės paviršiaus atžvilgiu turi įtakos svyravimų dydžiui. Labai arti paviršiaus sumontuoti jutikliai yra jautresni vietiniams temperatūros svyravimams dėl plėvelės susidarymo ir branduolių susidarymo. Nedideliu atstumu nuo paviršiaus sumontuoti jutikliai vidutinę temperatūrą nustato didesniame plote, sumažindami stebimus svyravimus.
Puslaidininkinis įrenginys optimizavo jutiklių išdėstymą, kad sumažintų paviršiaus svyravimų poveikį. 2 mm atstumu nuo paviršiaus sumontuoti jutikliai rodė 6–8 laipsnių svyravimus. 10 mm atstumu nuo paviršiaus sumontuoti jutikliai svyravo nuo 2 laipsnių iki 3 laipsnių. Didesnis atstumas nuo paviršiaus sumažino matavimo jautrumą vietiniams pokyčiams, tuo pačiu užtikrinant reaguojančią temperatūros valdymą.
PID kontrolės atsakas į svyruojančius rodmenis
PID temperatūros reguliatorius svyruojančius rodmenis interpretuoja kaip faktinius temperatūros pokyčius ir reaguoja atitinkamai koreguodamas galią. Reguliuojant galią sukuriami faktiniai temperatūros svyravimai, kuriuos valdiklis bando ištaisyti, sukurdamas grįžtamojo ryšio kilpą, galinčią sukelti valdymo nestabilumą.
Dekoratyvinio dengimo įrenginys su sulfamato nikelio voniomis dokumentavo valdymo sistemos nestabilumą, kurį sukelia svyruojančių temperatūros rodmenys. Valdiklio išėjimo galia svyravo nuo 40 iki 90 procentų, reaguodama į svyruojančius jutiklio rodmenis, todėl tikroji vonios temperatūra svyravo nuo 2 laipsnių iki 3 laipsnių. Važiavimas dviračiu taip pat sukėlė papildomą šiluminį įtempimą kaitinimo plokštei, paspartindamas degradaciją.
Užteršimas ir jutiklio dreifo sąveika
Paviršiaus nešvarumai ant kaitinimo plokštės sąveikauja su jutiklio dreifu ir sukelia dar didesnius skaitymo svyravimus. Užteršimas keičia šiluminį gradientą tarp jutiklio ir vonios ir keičia jutiklio rodmenis. Kai eksploatacijos metu nešvarumai kaupiasi ir išsilieja, jutiklio rodmenys atitinkamai keičiasi, todėl susidaro dideli svyravimai.
Kietojo chromo įrenginys užfiksavo užsiteršimo ir jutiklio dreifo sąveiką per 18 mėnesių, kai buvo naudojamas sulfamatinis nikelis. Susikaupus nešvarumams, jutiklio rodmenys pakilo nuo 0,5 iki 1,0 laipsnio per mėnesį. Užteršimo išsiskyrimas valymo ciklų metu sukėlė staigius poslinkius žemyn nuo 2 laipsnių iki 3 laipsnių. Dėl kombinuotų efektų atsirado skaitymo svyravimai, kuriuos buvo sunku atskirti nuo faktinių proceso pokyčių.
