Ako vypočítať neistotu snímača zaťaženia?

Ahoj! Ako dodávateľ snímača zaťaženia som v poslednej dobe dostával veľa otázok o tom, ako vypočítať neistotu snímača zaťaženia. Je to zásadná téma, najmä keď sa spoliehate na presné merania pre vaše aplikácie. Tak som si povedal, že to pre vás rozoberiem v tomto blogovom príspevku.

Čo je neistota snímača zaťaženia?

Po prvé, poďme pochopiť, čo máme na mysli pod pojmom neistota snímača zaťaženia. Zjednodušene povedané, neistota je odhad rozsahu, v ktorom leží skutočná hodnota merania. Keď na meranie sily alebo hmotnosti používate silomer, existujú rôzne faktory, ktoré môžu spôsobiť, že sa nameraná hodnota bude líšiť od skutočnej hodnoty. Tieto faktory prispievajú k neistote snímača zaťaženia.

Faktory ovplyvňujúce neistotu snímača zaťaženia

Existuje niekoľko faktorov, ktoré môžu ovplyvniť neistotu snímača zaťaženia. Poďme sa pozrieť na niektoré z najbežnejších:

1. Nelinearita

Nelinearita je miera toho, ako veľmi sa výstup snímača zaťaženia odchyľuje od priamky. V ideálnom svete by bol vzťah medzi aplikovanou silou a výstupným signálom snímača zaťaženia dokonale lineárny. V skutočnosti však vždy existuje určitý stupeň nelineárnosti. Môže to byť spôsobené mechanickou štruktúrou silomeru, ako je tvar pružinového prvku alebo spôsob pripevnenia tenzometrov.

2. Hysterézia

K hysterézii dochádza, keď je výstup silomeru odlišný pre rovnaké aplikované zaťaženie v závislosti od toho, či sa zaťaženie zvyšuje alebo znižuje. Keď napríklad zaťažíte snímač zaťaženia a potom ho odstránite, výstup sa nemusí vrátiť presne na svoju pôvodnú hodnotu. Je to spôsobené vnútorným trením a elastickými vlastnosťami materiálov silomerov.

3. Opakovateľnosť

Opakovateľnosť sa vzťahuje na schopnosť snímača zaťaženia poskytnúť rovnaký výstup pri rovnakom zaťažení, keď sa skúška opakuje za rovnakých podmienok. Ak má snímač zaťaženia zlú opakovateľnosť, znamená to, že pri každom aplikovaní rovnakého zaťaženia dochádza k významným zmenám nameraných hodnôt. Môže to byť spôsobené faktormi, ako je elektrický šum, mechanické vibrácie alebo opotrebovanie komponentov snímača zaťaženia.

4. Vplyv teploty

Teplota môže mať významný vplyv na výkon snímača zaťaženia. Zmeny teploty môžu spôsobiť zmenu rozmerov silomeru, čo môže ovplyvniť tenzometre a tým aj výstupný signál. Okrem toho môže teplota ovplyvniť aj elektrické vlastnosti tenzometrov, ako je ich odpor. Väčšina snímačov zaťaženia je navrhnutá s teplotnou kompenzáciou, aby sa tieto účinky minimalizovali, ale stále existuje určitá zvyšková neistota v dôsledku zmien teploty.

Výpočet neistoty snímača zaťaženia

Teraz, keď sme pochopili faktory, ktoré ovplyvňujú neistotu snímača zaťaženia, povedzme si, ako ju vypočítať. Výpočet neistoty snímača zaťaženia je zvyčajne založený na štatistickom prístupe. Tu sú všeobecné kroky:

1. Identifikujte zdroje neistoty

Ako sme už diskutovali, existuje niekoľko zdrojov neistoty, vrátane nelineárnosti, hysterézie, opakovateľnosti a teplotných účinkov. Musíte identifikovať všetky relevantné zdroje neistoty pre váš špecifický snímač zaťaženia a aplikáciu.

2. Odhadnite neistotu pre každý zdroj

Keď ste identifikovali zdroje neistoty, musíte odhadnúť neistotu pre každý zdroj. Dá sa to urobiť pomocou kalibračných testov, špecifikácií výrobcu alebo historických údajov. Výrobca môže napríklad poskytnúť chybu nelineárnosti ako percento z celkového výstupu. Túto hodnotu môžete použiť ako odhad neistoty v dôsledku nelineárnosti.

3. Skombinujte neistoty

Po odhadnutí neistoty pre každý zdroj ich musíte skombinovať, aby ste získali celkovú neistotu snímača zaťaženia. Zvyčajne sa to robí pomocou metódy odmocniny - súčtu - zo - štvorcov (RSS). Vzorec pre metódu RSS je:

[U_{total}=\sqrt{U_{1}^{2}+U_{2}^{2}+\cdots+U_{n}^{2}}]

kde (U_{total}) je celková neistota a (U_{1}, U_{2},\cdots, U_{n}) sú neistoty spôsobené každým zdrojom.

Povedzme, že ste odhadli neistotu v dôsledku nelineárnosti ((U_{nl})), hysterézie ((U_{h})), opakovateľnosti ((U_{r})) a teplotných vplyvov ((U_{t})). Celková neistota snímača zaťaženia by bola:

[U_{total}=\sqrt{U_{nl}^{2}+U_{h}^{2}+U_{r}^{2}+U_{t}^{2}}]

Príklad výpočtu

Poďme si prejsť príkladom, ktorý ilustruje spôsob výpočtu neistoty snímača zaťaženia. Predpokladajme, že máte snímač zaťaženia s nasledujúcimi špecifikáciami:

• Chyba nelineárnosti: ±0,1 % z plného výstupu
• Chyba hysterézie: ±0,05 % plného výstupu
• Chyba opakovateľnosti: ±0,03 % z plného výstupu
• Teplotný koeficient nulovej rovnováhy: ±0,002%/°C plného výkonu
• Teplotný koeficient citlivosti: ±0,001%/°C plného výkonu

Plný výkon silomeru je 1000 N a teplotný rozsah pri meraní je od 20°C do 30°C.

Najprv vypočítajme neistotu v dôsledku teplotných vplyvov. Zmena teploty (\Delta T = 30 - 20 = 10^{\circ}C).

Neistota spôsobená teplotným koeficientom nulovej bilancie ((U_{t1})) je:

[U_{t1}=0,002 %\times10\times1000 = 0,2N]

Neistota spôsobená teplotným koeficientom citlivosti ((U_{t2})) je:

[U_{t2}=0,001 %\times10\times1000 = 0,1N]

Celková neistota v dôsledku vplyvov teploty ((U_{t})) je:

[U_{t}=\sqrt{U_{t1}^{2}+U_{t2}^{2}}=\sqrt{0,2^{2}+0,1^{2}}=\sqrt{0,04 + 0,01}=\sqrt{0,05}\približne 0,22N]

Neistota v dôsledku nelineárnosti ((U_{nl})) je:

[U_{nl}=0,1%\times1000 = 1N]

Neistota spôsobená hysterézou ((U_{h})) je:

[U_{h}=0,05%\krát1000 = 0,5N]

Neistota v dôsledku opakovateľnosti ((U_{r})) je:

[U_{r}=0,03%\krát1000 = 0,3N]

Teraz vypočítajme celkovú neistotu snímača zaťaženia pomocou metódy RSS:

[U_{total}=\sqrt{U_{nl}^{2}+U_{h}^{2}+U_{r}^{2}+U_{t}^{2}}=\sqrt{1^{2}+0,5^{2}+0,2^{2}+0,22^{2}} +\0,5+.0{1} 0,0484}=\sqrt{1,3884}\približne 1,18N]

Dôležitosť poznania neistoty snímača zaťaženia

Poznanie neistoty snímača zaťaženia je kľúčové z niekoľkých dôvodov. Po prvé, pomáha vám zabezpečiť presnosť vašich meraní. Ak používate snímač zaťaženia v kritickej aplikácii, napríklad vo výrobnom procese, kde sa vyžadujú presné merania sily, pochopenie neistoty vám môže pomôcť určiť, či je snímač zaťaženia vhodný pre danú prácu.

Po druhé, umožňuje vám vyhodnotiť kvalitu vášho snímača zaťaženia. Porovnaním vypočítanej neistoty so špecifikáciami výrobcu môžete identifikovať akékoľvek potenciálne problémy so snímačom zaťaženia a prijať príslušné opatrenia.

Naše ponuky snímačov zaťaženia

V našej spoločnosti ponúkame široký sortiment snímačov zaťaženia podľa vašich potrieb. Či už hľadáte aKompresný snímač zaťaženia,Snímač zaťaženia typu S z nehrdzavejúcej ocele, aleboSnímač zaťaženia z legovanej ocele S, vybavili sme vás. Naše snímače zaťaženia sú navrhnuté s vysokou presnosťou a nízkou neistotou, aby sa zabezpečili spoľahlivé a presné merania.

Záver

Výpočet neistoty snímača zaťaženia je dôležitým krokom na zabezpečenie presnosti vašich meraní sily a hmotnosti. Pochopením faktorov, ktoré ovplyvňujú neistotu a vykonaním krokov uvedených v tomto blogovom príspevku, môžete vypočítať neistotu vášho snímača zaťaženia a urobiť informované rozhodnutia o jeho vhodnosti pre vašu aplikáciu. Ak máte akékoľvek otázky alebo máte záujem o kúpu snímača zaťaženia, neváhajte nás kontaktovať pre viac informácií a začať diskusiu o obstarávaní.

Referencie

• OIML R60: Odporúčania pre snímače zaťaženia, Medzinárodná organizácia legálnej metrológie.
• ASTM E4: Štandardné postupy pre silové overovanie testovacích strojov, Americká spoločnosť pre testovanie a materiály.