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測力傳感器校準誤差來源分析
閱讀：1827 發(fā)布時間：2021-1-22
| 1.引言 結(jié)構強度試驗加載過程中，協(xié)調(diào)加載系統(tǒng)通過控制液壓設備對試驗件施加載荷，測力傳感器的作用則在于：通過液壓設備與試驗件之間連接的傳力結(jié)構，測量施加在試驗件上實際力的大小并反饋至協(xié)調(diào)加載系統(tǒng)，形成閉環(huán)控制，來保證試驗的加載精度。試驗控制系統(tǒng)配置過程中，控制工程師須通過對試驗載荷的分析，配備滿足試驗要求的測力傳感器連接至控制系統(tǒng)回路，且在安裝及試驗過程中須對傳感器進行校準，以確保測力傳感器實際測量的精que性。 在協(xié)調(diào)加載控制系統(tǒng)中，對于傳感器理論上有靈敏度校準、分路校準、斜率校準等多種方法。對于測力傳感器，在實際應用中，目前比較成熟的技術是靈敏度計算校準，并輔 以 分 路 校 驗的 校 準方法。該校準過程需要對相關參數(shù)反復檢查以確保準確無誤，以免由此帶來的偏差對試驗造成不可預估的后果。 然而，由于環(huán)境、設備及人工等不穩(wěn)定因素，以及試驗參數(shù)配置不當?shù)蕊L險，實際操作過程中，測力傳感器校準會有較大的誤差產(chǎn)生。控制系統(tǒng)工程師必須在試驗前對測力傳感器參數(shù)進行反復校對，出現(xiàn)校準誤差較大時，須對整個回路進行排查，以確保試驗的安全可靠。當引起誤差的來源不明確時，整個排故過程需要耗費大量人力物力，對試驗周期也產(chǎn)生壹定的影響。此外，如果校準誤差不能及時有效排除，對試驗而言，也存在壹定的安全隱患。 校準誤差是衡量控制系統(tǒng)狀態(tài)的重要指標，因此，如何保證校準的準確及精度是目前試驗工程上重點考慮的問題之壹。本文將針對校準誤差來源進行分析，以探索工程中實用的解決辦法。 2.測力傳感器校準原理及誤差來源 測力傳感器校準是指在試驗加載前，為確定傳感器的輸出值與對應的由標準所復現(xiàn)的量值之間關系的操作。靈敏度校準通常是其標定值理論計算結(jié)果，而外部分路校驗作為輔助但必要的手段，可以真實反映整個控制回路的實際狀況。壹旦校準結(jié)果超出規(guī)定限值，則認定校準不合格，必須檢查整個控制回路進行排故，直至合格。 在實際應用中，導致校準誤差產(chǎn)生的因素，主要包括以下幾個方面： （１）關聯(lián)設備。試驗安裝的關聯(lián)設備存在老化、靈敏度欠佳等因素導致的系統(tǒng)誤差。 （２）系統(tǒng)環(huán)境。包括溫度、濕度、大氣壓力、電磁干擾等其他客觀存在的因素造成的系統(tǒng)誤差。 （３）線纜故障。包括線纜過長、老化、虛焊、芯線搭接、屏蔽脫焊以及污染等問題導致的誤差。 （４）其他問題。包括校準電阻插錯、參數(shù)配置有誤等偶然因素導致的誤差。對某疲勞試驗連續(xù)２０天的運行記錄作了統(tǒng)計。對其中產(chǎn)生的３０次校準誤差來源進行分析，結(jié)果見表１。可以看出，造成校準誤差出現(xiàn)的主要來源是線纜類的故障問題。 3.降低校準誤差出錯率的方法 針對分 析 結(jié) 果，從 主 要 癥 結(jié)———線 纜 故 障 入手，制定了詳細的應對方案，簡要如下。 （１）對后續(xù)試驗進行前 期 控制 系統(tǒng) 整 體 規(guī) 劃設計。 （２）按照規(guī)劃設計，合理控制線纜長度，盡可能縮短冗余長度。針對長期固定線纜，按加載部位逐壹精que計算，預留合理備用長度，對同壹部位的不同類別線纜也要區(qū)分計算。對舊線纜要進行篩選后重新利用及按照規(guī)劃長度，實地測量裁剪。 （３）針對活動線纜要進行合理的半固定處理，減少線纜接頭處的活動量及重力作用。 （４）設計合適的輔助設施，降低線纜的積壓溫度。 （５）合理科學規(guī)劃線纜的鋪設路徑。存有損傷隱患的部位，要采取相應的防護設施，避免水、油污染及電磁干擾等。 （６）制定線纜接頭焊接標準并以此驗收及測試。 （７）線纜標識清晰無歧義且有助于排查故障。 4.試驗驗證 為驗證上述方法的可行性和有效性，在兩個型號材料疲勞試驗中，運用了方案中確定的整體規(guī)劃布局、線纜防護、輔助設備設計及編號標識方法等。在試驗啟動后，對同時長的運行記錄中所發(fā)生的故障進行了統(tǒng)計和分析對比，結(jié)果如圖３、圖４所示。可以看出，校準誤差頻次明顯下降，線纜類故障頻率大幅降低。通過方案的實施，壹是將線纜損耗降到了蕞低，節(jié)約了線纜的經(jīng)濟成本；二是有效降低了線纜類故障出現(xiàn)的頻率，從而降低了 試 驗中 校 準 誤 差出 錯率，有效提高了試驗質(zhì)量；三是有效提高了試驗速度效率；四是節(jié)省了大量的人力物力；五是線纜故障得到有效抑制，同時驗證了該方案的有效性。 5.結(jié)論 本文針對試驗工程中引起測力傳感器校準誤差的來源進行統(tǒng)計分析，提出了降低線纜故障率的可行性方案，從而有效提高 了測力 傳感 器 校準 精度，大大降低了試驗風險。此外，還減少了控制系統(tǒng)操作人員的排故時間，提高了試驗效率，證實該方法可行。 |