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圓柱式稱重傳感器的非線性誤差實驗分析
發布時間:2015-12-18作者:來源:瀏覽次數:1957

    1.電橋電路的非線性誤差

將4片單軸式電阻應變計粘貼在圓柱式彈性元件應變區距底部1/3高度的截面上,組成惠斯通電橋電路。其電阻應變計粘貼位置和電橋電路如圖14-1和圖14-2所示。

 

設電橋各橋臂的電阻值相等,即Ri =R2 =R3 =R4 =R,當圓柱式彈性元件承受拉向載荷作用時,應變區產生軸向拉伸應變e,可推導出靈敏度公式為:

    圖14-1  電阻應變計粘貼位置圖    圖14-2  電橋電路簡圖

    從上式可以看出,輸出靈敏度與應變之間是非線性關系,只有在彈性元件的軸向拉伸應變£足夠小時,它們之間才成線性關系,即:

    S-垮一1. 28e

    比較這兩個公式,其非線性誤差Al為:

    1—1.  28e -1.128£(1 -0.72e)一0.72£

    1. 28e

    2.截面積變化引起的非線性誤差

    圓柱式彈性元件的軸向應力仃、軸向應變£、初始截面積A。與載荷P的關系為:

    當受拉向或壓向載荷作用時,彈性元件的截面積減小或增大,由于泊松比的影響,軸向與徑向應變相差較大。測量此軸向、徑向應變的電阻應變計組成的電橋輸出較小。為了提高靈敏度就必須增大應變量,從而產生較大的非線性誤差。可推導出受拉向或壓向載荷作用時,截面積變化引起的非線性誤差

    3.電阻應變計的非線性誤差

    通常認為,粘貼在彈性元件應變區的電阻應變計,在彈性元件變形時產生的應

變值與電阻應變計電阻的相對變化量成嚴格的線性關系,實踐證明這種認識是不全面的,它們只是在一定的應變范圍內才保持線性關系。當電阻應變計承受較大的應變量時,應變值與電阻相對變化的非線性關系便突出地表現出來,應變量越大,非線性誤差越大。其誤差△。的絕對值為:

    △。一等s

    由上式知,為提高圓柱式稱重傳感器的固有線性,必須控制應變區的應變量。若將A3控制在0. 05%以內,利用上式可計算出在此誤差下的應變值:

    2A3-2×0.0005   -0.001-1000×106

    8-ji=二i2-1

    為了使圓柱式稱重傳感器的靈敏度達到2.0 mV/V,必須增大軸向應變,其值可達e=1 800×10-6以上,遠遠超過1 000×1016 7因此非線性誤差較大。

    從上述各項非線性誤差的分析,不難得出圓柱式稱重傳感器的固有線性很差,承受拉向載荷時,輸出呈遞增的拋物線;承受壓向載荷時,輸出呈遞減的拋物線。


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