ヒステリシスは、流量計やセンサーアラームの分野で重要な役割を果たします。正確な制御と測定が求められるこれらのシステムにおいて、ヒステリシスは入力や環境条件の変化に対する応答の遅れやラグを表します。
1. ヒステリシス（Hysteresis）とは？
ヒステリシスは、システムの入力と出力の関係がその履歴に依存する現象です。つまり、システムの出力は現在の入力だけでなく、過去の入力にも依存します。
ヒステリシスの一例として、磁性材料の挙動が挙げられます。磁性材料に磁場を加えると、材料は磁化されます。しかし、磁場を取り除いた後でも材料は完全に脱磁されるわけではなく、ある程度の磁性を保持します。これは、磁場によって材料内の磁区が整列し、磁場を取り除いた後も元の状態に戻らないためです。
ヒステリシスは、強誘電体材料、形状記憶合金、生物学的システムなど、他のシステムでも観察されます。
2. Hysteresis Accurate Flow Measurement
Flow meters sensors with hysteresis can provide more accurate and reliable flow measurements than those without hysteresis. Hysteresis is the dependence of the output of a sensor on its history. In the case of flow meters, hysteresis can cause the output to lag behind the actual flow rate. This can lead to inaccurate readings, especially when the flow rate is changing rapidly.
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3. ヒステリシスによる正確な流量測定
ヒステリシスを備えた流量計のセンサーは、ヒステリシスがない場合に比べて、より正確で信頼性の高い流量測定を提供できます。
ヒステリシスとは、センサーの出力がその過去の履歴に依存する現象を指します。流量計の場合、ヒステリシスによってセンサーの出力が実際の流量に遅れて反応することがあります。特に流量が急激に変化する状況では、この遅れが不正確な測定値につながる可能性があります。
ヒステリシスの特性を理解し、それに対応する設計や補正を行うことで、測定精度を向上させることが可能です。
最適なヒステリシス範囲を選択する際には、以下の要素を考慮する必要があります:
- アプリケーションの精度要件
- センサーがさらされる入力値の範囲
- センサーのコスト
例: アプリケーション－流量計
- 精度要件: 流量は±5%の精度で正確に測定する必要があります。
- センサーの入力値範囲: 0 LPM～1000 LPM。
- センサーのコスト: 中程度のコスト。
- 最適なヒステリシス範囲: ±25 LPM。
ヒステリシスを備えた流量計のセンサーは、ヒステリシスがない場合に比べて、より正確で信頼性の高い流量測定を提供できます。
ヒステリシスとは、センサーの出力がその過去の履歴に依存する現象を指します。流量計の場合、ヒステリシスによってセンサーの出力が実際の流量に遅れて反応することがあります。特に流量が急激に変化する状況では、この遅れが不正確な測定値につながる可能性があります。
ヒステリシスの特性を理解し、それに対応する設計や補正を行うことで、測定精度を向上させることが可能です。
±25 LPMを選択する理由
- 流量計は高い精度が求められるため、ヒステリシス範囲を広くしすぎることはできません。
- センサーは中程度のコストであるため、ヒステリシス範囲を狭くしすぎることもできません。
ヒステリシス範囲が狭すぎると、流量のわずかな変動で流量計の出力値が変化し、精度が低下します。一方、ヒステリシス範囲が広すぎると、実際の流量に対して出力値が遅れる可能性があり、これも精度を低下させます。
±25 LPMのヒステリシス範囲は、流量計の精度とコストのバランスを取る上で適しています。この範囲は、出力値が±5%の精度範囲内に収まりながら、流量計のコストを抑えることを可能にします。
特定のアプリケーションでは、精度、コスト、および応答時間の要件に基づいてヒステリシス範囲を調整することができます。例えば、より高い精度が必要な場合、ヒステリシス範囲を±10 LPMに縮小することが可能です。一方、コストを重視する場合、ヒステリシス範囲を±50 LPMに拡大することが考えられます。
他の例
以下は具体的な例です：
- 化学工場：化学工場で使用される流量計は、生産プロセスの安全性と安定性を確保するために、高い精度が求められることが多いです。そのため、ヒステリシス範囲を±10 LPMに設定できます。
- 水処理施設：水処理施設で使用される流量計は、運用コストを削減するために低コストを優先することが多いです。そのため、ヒステリシス範囲を±50 LPMに設定できます。
- 発電所：発電所で使用される流量計は、発電の安全性と安定性を確保するために、より迅速な応答時間が必要とされることが多いです。そのため、ヒステリシス範囲を±25 LPMに設定できます。
4. LORRIC流量計のアラーム安定性とヒステリシス：出力と流量の関係
出力と流量の関係：
以下の図で青線で示されている元の信号ルートでは、赤ランプのアラームのトリガー値を200 LPMと仮定します。「0（開）」は赤ランプを消灯させ、「1（閉）」は赤ランプを点灯させます。
流量データが199 LPMから201 LPMの間で変動し、ヒステリシスがない場合、199 LPMでは赤ランプが消灯し、201 LPMでは赤ランプが点滅し始めます。この状態ではランプが点滅したり消灯したりを繰り返し、現場の操作に支障をきたす可能性があります。
ヒステリシスを10%に設定すると、信号が200 LPMの10%、すなわち180 LPM（以下の図の赤線）より低くならない限り、赤ランプは消灯しません。
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