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圆柱式称重传感器的非线性误差实验分析
发布时间:2015-12-18作者:来源:浏览次数:2168

    1.电桥电路的非线性误差

将4片单轴式电阻应变计粘贴在圆柱式弹性元件应变区距底部1/3高度的截面上,组成惠斯通电桥电路。其电阻应变计粘贴位置和电桥电路如图14-1和图14-2所示。

 

设电桥各桥臂的电阻值相等,即Ri =R2 =R3 =R4 =R,当圆柱式弹性元件承受拉向载荷作用时,应变区产生轴向拉伸应变e,可推导出灵敏度公式为:

    图14-1  电阻应变计粘贴位置图    图14-2  电桥电路简图

    从上式可以看出,输出灵敏度与应变之间是非线性关系,只有在弹性元件的轴向拉伸应变£足够小时,它们之间才成线性关系,即:

    S-垮一1. 28e

    比较这两个公式,其非线性误差Al为:

    1—1.  28e -1.128£(1 -0.72e)一0.72£

    1. 28e

    2.截面积变化引起的非线性误差

    圆柱式弹性元件的轴向应力仃、轴向应变£、初始截面积A。与载荷P的关系为:

    当受拉向或压向载荷作用时,弹性元件的截面积减小或增大,由于泊松比的影响,轴向与径向应变相差较大。测量此轴向、径向应变的电阻应变计组成的电桥输出较小。为了提高灵敏度就必须增大应变量,从而产生较大的非线性误差。可推导出受拉向或压向载荷作用时,截面积变化引起的非线性误差

    3.电阻应变计的非线性误差

    通常认为,粘贴在弹性元件应变区的电阻应变计,在弹性元件变形时产生的应

变值与电阻应变计电阻的相对变化量成严格的线性关系,实践证明这种认识是不全面的,它们只是在一定的应变范围内才保持线性关系。当电阻应变计承受较大的应变量时,应变值与电阻相对变化的非线性关系便突出地表现出来,应变量越大,非线性误差越大。其误差△。的绝对值为:

    △。一等s

    由上式知,为提高圆柱式称重传感器的固有线性,必须控制应变区的应变量。若将A3控制在0. 05%以内,利用上式可计算出在此误差下的应变值:

    2A3-2×0.0005   -0.001-1000×106

    8-ji=二i2-1

    为了使圆柱式称重传感器的灵敏度达到2.0 mV/V,必须增大轴向应变,其值可达e=1 800×10-6以上,远远超过1 000×1016 7因此非线性误差较大。

    从上述各项非线性误差的分析,不难得出圆柱式称重传感器的固有线性很差,承受拉向载荷时,输出呈递增的抛物线;承受压向载荷时,输出呈递减的抛物线。


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