Termiskā novirze ir viens no nozīmīgākajiem kļūdu avotiemprecīzās inženierijas sistēmas. To izraisa materiāla izplešanās atšķirības, vides svārstības un iekšējā siltuma veidošanās, kas izraisa pozicionālās novirzes mikro- vai nanometru skalā.
Ultra-precīzās ražošanas un metroloģijas sistēmās temperatūras svārstības ir viens no visgrūtāk kontrolējamiem faktoriem. Pat nelielas apkārtējās temperatūras svārstības var izraisīt izmērāmu pārvietošanos mehāniskajās konstrukcijās.
Termiskā novirze rodas tāpēc, ka dažādi materiāli izplešas vai saraujas ar atšķirīgu ātrumu. Ja sistēmā ir jaukti materiāli, piemēram, tērauds, alumīnijs, granīts vai keramika, katra sastāvdaļa atšķirīgi reaģē uz temperatūras izmaiņām. Šī neatbilstība izraisa iekšēju spriegumu un ģeometriskas novirzes.
Pusvadītāju pārbaudes iekārtās un augstākās klases{0}}optiskajās sistēmās šis efekts kļūst kritisks. Izmaiņas tikai par 0,1 grādu jau var radīt nosakāmu mērījumu kļūdu augstas-izšķirtspējas sistēmās.
Lai samazinātu siltuma novirzi, inženieri parasti izmanto šādu stratēģiju kombināciju:
- zemas termiskās izplešanās materiālu izvēle
- kontrolēt vides temperatūru un mitrumu
- izmantojot strukturālo simetriju, lai līdzsvarotu deformāciju
- izmantojot reāllaika{0}}kompensācijas algoritmus
Materiālu izvēlē plaši tiek izmantots granīts un tehniskā keramika, jo tiem salīdzinājumā ar metāliem ir relatīvi zema termiskā izplešanās. Tomēr pasīvā materiāla stabilitāte joprojām ir uzticamāka nekā tikai programmatūras kompensācija.
Tipisks termiskās izplešanās salīdzinājums:
Granīts: zems
Keramika: ļoti zema
Tērauds: vidēji-augsts
Alumīnijs: augsts
Augstākās klases{0}}sistēmās materiālu izvēle bieži ir pirmais un vissvarīgākais termisko kļūdu kontroles solis.
Bieži uzdotie jautājumi:
Vai programmatūra var pilnībā novērst termisko novirzi?
Nē, tas var to kompensēt tikai daļēji.
Kāpēc keramika tiek izmantota augstākās klases{0}}optikā?
Tā kā tam ir ārkārtīgi zema termiskā izplešanās.
Vai gaisa plūsma ietekmē termisko stabilitāti?
Jā, gaisa cirkulācija var radīt temperatūras gradientus.
Vai granīts ir pietiekami termiski stabils precīzām sistēmām?
Jā, daudziem strukturāliem lietojumiem.
Kāds ir galvenais termiskās novirzes avots?
Vides temperatūras svārstības.
Vai termisko novirzi var pilnībā noņemt?
Nē, tikai samazināts un kontrolēts.