로드셀의 오류 분석

로드셀 오류 소스

포아송 다리 (두 개의 변형기는 주 변형을 측정하고, 다른 두 개의 변형기는 포아송 비율로 인한 생산량을 측정합니다.)

변형) 은 고유 한 비선형 다리입니다. 감도는 다음과 같습니다

2.0 밀리 볼트/볼트 로드셀,

이 고유의 비선형 근사는 다음과 같습니다.

0. 10% 입니다. 브리지의 비선형성은 또 다른 비선형 부분에 의해 상쇄될 수 있다.

일부 탈락. 비선형성의 또 다른 이유는 원통형 탄성체의 횡단면이 포아송 비율로 인해 증가했기 때문입니다.

또는 감소. 예를 들어, 압력 측정 요소가 압축 하중을 받으면 단면 영역이 증가하고 압축 응력이 감소합니다. 인장 하중을 받는 경우 그 반대가 됩니다. 감도는 다음과 같습니다

무게를 2.0 밀리볼트/볼트로 재다

센서, 단면적 변화로 인한 비선형 오차는 약

0.05% 로 총 비선형 오차.

을 위해

0. 10% ~ 0.05% 또는

0.05% 입니다. 이것은 매우 작아서, 보통 무시할 수는 있지만, 무게를 재고 있다.

센서 테스트 데이터에서 감지해야 하는 오류입니다. 정밀 상업용 로드셀은 추가

반도체 스트레인 게이지는 엘라스토머에 부착되어 있으며 브리지 회로의 전원 브리지와 연결되어 있습니다.

끝 보정 비선형.

주의 지도

2 원통형 엘라스토머의 스트레인 게이지 배열 (예: 모두 같은 평면에 부착).

예를 들어, 종 방향 스트레인 게이지

1 및

3 분

0 과

180, 측면 스트레인 게이지

2 와

4 예

90 년대 이후

270, 그리고 모든

스트레인 게이지의 중심선은 횡단면의 수평선에 있습니다. 실린더의 스트레인 게이지는 그림과 같습니다.

2 배치, 기둥 로드셀의 오차에는 두 가지 출처가 있습니다.

한 가지 이유는 다음과 같습니다.

(a) 굽힘 응력은 오류의 원인 중 하나이며 최소화해야 합니다. 이론적으로, 변이판이 그림과 같을 때.

그리고

2 인장 및 압축 응력 측정과 같이 와이어를 결합할 때 굽힘 응력이 제거됩니다. 정확하지 않기 때문이다.

굽힘 응력으로 인한 오류를 가능한 0 에 가깝게 만드는 다른 방법을 사용하는 것이 좋습니다. 존재

일반적으로 원통에서 굽힘 모멘트의 방향을 결정할 수 있으며, 굽힘 모멘트를 최소화하기 위해 스트레인 게이지를 원통에 붙여야 합니다.

, 중심 축에 있습니다 (그림 참조

2), 굽힘 응력은 이론적으로 0 입니다.

(b) 실린더가 크고 스트레인 게이지가 같은 평면에 있는 경우

90 페이스트, 실린더 주변의 온도 변화.

신호 드리프트로 이어질 수 있습니다. 따라서 브리지의 인접한 두 팔의 스트레인 게이지는 온도를 낮추기 위해 가능한 한 단단히 조여야 합니다.

도 오차, 이것도 사용

90 그루의 꽃의 원인 중 하나.

굽힘 로드셀

기둥 계량 센서의 오차원 설계 과정은 기둥 구조와 달리 다음과 같이 요약됩니다.

(a) 유효 변형은 공식 (3) 과 (4) 에 의해 결정된다

N, 보통 공식 (4) 을 사용합니다.

(b) 필요한 출력을 제공하기 위해 필요한 변형은 공식 (6) 에 의해 결정됩니다.

(d) 하중 및 치수를 기준으로 응력 공식을 작성합니다.

(e) 필요한 치수를 계산하려면 (

C) 에서

D) 생성 예정

힘.

이 방법은 원하는 출력을 충족하기 위해 로드셀 크기를 얻는 가장 일반적인 방법입니다. 반면에,

크기가 지정되고 출력되는 경우

E0/Ei 는 필수이므로 위에서 설명한 대로 해야 합니다.

원통형 로드셀 계산 과정, 공식 사용 (

3) 및 (

4), 뒤에는 공식 (

7) 및 (

8),

마지막으로, 출력 감도는 공식 (5) 을 통해 얻어진다

E0/Ei.

그림

3 하중 부족

P 표준 이중 빔 벤딩 로드셀

그림

3 하중 상태

P 가 작용하는 전형적인 양빔 구부리기 로드셀 도식도는 명확하게 볼 수 있도록,

셸이 제거되고 편향이 증가합니다. 이 상업용 로드센서는 저부하 및 스트레인 게이지를 측정하는 데 사용됩니다

붙여넣은 위치는 다음과 같습니다

세 차례의 공연. 그림

1 표시된 다리는 여전히 유효합니다.

그림

4 개의 반 굽힘 보 화면표시

스트레인 게이지 위치 맵 2 개

그림

4 는 다음을 붙여 넣은 자유체의 스케치입니다.

2 개의 스트레인 게이지의 반 변형 빔. 보통 대부분의 빔은

크기는 고정되어 있고 두께는 고정되어 있습니다.

H 원하는 출력을 기준으로 계산합니다. 예를 들어 필요한 출력 감도를 가정합니다.

정도

E0/Ei 예

3.0mv/v, 모든 변이에서 발생하는 변이가 동일하기 때문에 유효 변이 값이 먼저 계산됩니다.

공식 (

3) 및 (

4) 결론을 내린다

N=4. 제조업체가 제공한 스트레인 게이지의 민감도 계수는 다음과 같습니다

2. 1, 인계

필요한 출력을 제공하기 위해서는 변형을 계산해야 한다.

E 1 은 공식 (6) 을 통해 얻을 수 있습니다

다음과 같이 쓸 수도 있습니다.

E 1= 1429 마이크로인치/인치.

엘라스토머 소재

17-4ph 스테인리스강, Em=29. 1× 106 파운드/인치.

2. 굽힘 응력

공식별 Sb

(6) 변형 계산

E 1, 대입식 (9), 즉

Sb = e1em =1429 ×10-6 × 29.1×/kloc

굽힘 보의 굽힘 응력 계산을 위한 기존 공식은 다음과 같습니다.

형식 중: m- 스트레인 게이지

2 중심선에서의 굽힘 모멘트.

C 는 중립 축에서 빔 표면까지의 거리를 나타냅니다.

J--스트레인 게이지가있는 단면의 관성 모멘트.

그림

5 스트레인 게이지에서 곡선 빔 표면까지의 거리로 인한 오류

그림

사화도

5 주다

직사각형 단면의 경우 P=P/2, C=h/2, l=L/2, M=pl 입니다.

J=bh3/ 12, 배치

이러한 값은 대체됩니다

Sb=Mc/J, 결과

Sb=6pl/bh2, h 는 다음과 같이 계산됩니다.

이제 숫자 예제를 사용하여 단면 치수와 하중이 다음과 같다고 가정합니다.

컬럼 로드셀 오류 소스

L- 스트레인 게이지 중심선 사이의 거리, L= 1.00 인치, l=L/2=0.50 인치.

P- 전체 범위 하중, P= 100 파운드, p=P/2=50 파운드.

B- 빔 폭, b=0.625 인치.

기둥 로드셀의 오차 소스를 공식 (10) 에 대입하면 구부러진 로드셀의 오차 소스가 됩니다.

굽힘 로드셀의 오차 소스 중 하나는 빔에 부착된 스트레인 게이지에서 사용하는 변형률입니다.

접착제와 보호 코팅은 매우 얇은 변형 빔의 경도를 증가시켰다. 스트레인 게이지, 스트레인 접착제 및 보호 때문에

보호 코팅은 완전히 탄력적이지 않으며, 이러한 추가 강성으로 인해 지연과 비선형 오차가 발생할 수 있습니다. 추산에 의하면

강철 탄성 변형 빔 패치의 두께가 보다 작으면

0.0/kloc-0.43mm (0/7 인치), 알루미늄의 탄성은 다음과 같습니다

가변 보의 두께는 보다 작습니다

0.76mm (0.030 인치) 작은 오차가 있을 수 있습니다. 둘째, 시험을 보지 않으면

붙여 넣은 스트레인 게이지와 표면 사이의 거리를 고려하십시오 (그림 참조)

총 5 개

D) 그럼 아주 세밀하게 계산할 때

빔 두께로 인해 오차가 발생할 수 있습니다. 스트레인 게이지의 스트레인 값은 중립 축까지의 거리에 비례하기 때문에

빔 기반 표면 변형

Es 특수 스트레인 게이지 스트레인 게이지

E2 는 더 작다. 이 점을 설명하기 위해서, 우리는 상량이라고 가정한다

두께

H 는

0.0 18 인치, 원하는 출력을 찾기 위해 스트레인 게이지의 변형을 다음과 같이 가정해야 합니다

1429

마이크로인치/인치, 재계산된 표면 변형은 다음과 같습니다.

여기서 C=h/2=0.0 18/2=0.009 인치입니다.

D≈0.00 15 인치.

사용되는 새로운 균주는 다음과 같습니다.

필요한 출력을 제공하기 위해 변형률 계산의 오차가 이 예보다 높아야 합니다.

17%, 이것은 단지

빔 두께를 계산할 때의 예상 오차는 작동 오차가 아닙니다.

전단 로드셀

하중이 굽힘 하중 센서의 요구 사항을 초과할 때 전단 구조로 설계되어야 하지만 하중이 있을 때

초과

907 18kg (200,000 파운드) 에서는 기둥 구조를 사용하는 것이 좋습니다.

전단 변형은 각도 변형이며 축 변형처럼 측정할 수 없으며 간접적으로 측정할 수 있습니다. 모어

원의 순수 전단 응력 다이어그램과 스트레인 게이지의 스티커가 그림과 같이 표시됩니다.

6 회 공연.

그림

6 모스 원 및 스트레인 게이지 분포

모스 원은 전단 응력의 최대값이 인장 응력의 최대값과 같다는 것을 나타내고

광선의 중성축과 일직선을 이루다

45 방향. 스트레인 게이지는 주 응력으로 인한 변형을 측정하므로 스트레인 게이지도 마찬가지입니다.

중립 축과 일직선이어야 합니다

그림과 같이 45 를 표시합니다

6 회 공연. 또한 하중이 없는 평면 부분이 양수임을 보여 줍니다

정사각형 구성요소, 하중이 있을 때 사각형이 마름모꼴로 변하여 변이가 늘어나게 됩니다.

다른 스트레인 게이지는 압축 상태입니다. 응력은 이축 응력이며 인장 시 주 응력입니다.

축 방향 변형률 값은 과 (와) 같을 뿐만 아니라

St 는 포아송 비 μSc 에 비례하여 증가합니다.

여기서 e 1- 스트레인 게이지

측정 된 변형은 1 입니다.

-1 축 범위 내의 기준 변형률,

=S/Em.

μ-포아송 비.

다리의 각 다리 팔의 스트레인 게이지는 동일한 스트레인 값을 전달하므로 브리지의 총 스트레인 공식을 사용하여 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

왜냐하면

그래서

N=4( 1+μ) 이후 (

회의에서 일부 학자들은 이것이 그렇지 않다고 생각한다.

다음과 같은 이유로 규칙을 준수합니다

"E 1" 은 실제로 존재하지 않지만 정확한 답을 제공합니다

존재

N 값 계산에서 매우 편리합니다. 원하는 출력을 제공하는 데 필요한 변형 계산을 계산하는 데 사용됩니다.

방정식 (6) 은 다음과 같이 변경할 수 있습니다.

기둥 로드셀의 오차 소스 계산에 필요한 1 축 변형입니다.

E 1' 이후 응력은 공식 (9) 에 의해 얻어집니다

로드셀의 응력을 정확하게 계산할 수 있는지 여부는 전단 응력의 유형과 탄성체의 구조에 따라 달라집니다.

큰 성과를 거두다. 예를 들어 순수 전단 응력의 영향을 받는 비틀림 샤프트의 전단 응력은 다음과 같이 계산할 수 있습니다

다음과 같은 일반적인 공식을 얻습니다.

여기서 SS- 전단 응력 (주 응력의 최대값과 동일).

T- 축의 토크.

R- 축 반지름.

J- 단면의 극 관성 모멘트.

반면 전단 하중을 직접 사용하여 로드셀의 전단 응력을 정확하게 결정하는 것은 매우 어렵습니다.

특히 전단 핀 압력 측정 요소의 경우 그렇습니다. 다음은 정확하지 않은 몇 가지 이유입니다.

(A) 변형계는 게이트 길이를 통해 변형률 영역의 평균 변형을 측정합니다. 장력 영역에서 자르면,

응력 곡선은 매우 가파르고, 변이가 크며, 측정된 변형률 값은 최고점보다 작다.

(b) 최대 전단 응력은 직접 작용하는 최대 전단 하중의 일부만 사용합니다. 수식이 잘못되었습니다

전단 하중이 알려진 영역에서 맨 아래에서 맨 위까지 균일하게 분포된다고 가정합니다. 최대 전단 응력은 다음과 같습니다

중성 축에 골고루 분포하다.

핀 로드셀의 하중 분포는 샤프트 핀과 장착 접합 간의 공차 및 하중에 따라 달라집니다.

설치 간격에 따라 다릅니다. 우리는 세 가지 전단 응력 계량 센서에 대해 토론할 것이다. 정확한 계산은 보증이다.

출력될 탄성체의 크기는 이전에 사용한 절차와 정확히 같다. 먼저 대충 계산해 보고, 마지막에 주다

정확한 결과를 주다. 전단 응력 로드셀 치수를 계산하는 정밀도는 원통, 굽힘보다 못하다.

로드셀을 입력합니다.

I 형 전단 응력 로드셀의 가장 일반적인 전단 응력 계산 공식은 다음과 같습니다.

중간: sa- 평균 전단 응력.

V- 전단 하중.

A 는 전단부의 단면적을 나타냅니다.

이 공식은 파괴 하중을 계산하는 데 사용할 수 있지만 탄성체가 응변판에 연결된 중립 축의 전단 응력은 제공하지 않습니다.

힘의 최대값입니다. 최대 전단 응력을 계산하는 공식은 전단 단면의 쉐이프에 따라 변경되어야 합니다.

변하다. 로드셀 오류 소스