Dziś jest niedziela, 20 październik 2019 r.
Energoelektronika.pl na stronach Facebook REKLAMA MAPA SERWISU KONTAKT
Strona główna Załóż konto Artykuły branżowe Katalog firm Seminaria FAQ Kalendarium Słownik Oferta
Wyszukaj
1USD 3.8503 -0.35% 1EUR 4.2844 -0.01% 1GBP 4.9671 +0.43%
Zaloguj się
Login (adres e-mail):
Haslo:
  Rejestracja
  Zapomniałem hasła
Reklama

Reklama

Aktualności
32 edycja targów Energetab 2019 juz za cztery tygodnie
więcej
Przyszłość sektora motoryzacji w Polsce ? raport Banku Pekao S.A.
więcej
Cykl szkoleń z zakresu programowania sterowników SIMATIC S7-300, S7-1200
więcej
Siemensa buduje fabrykę dla Przemysłu 4.0 w Polsce
więcej

Zobacz archiwum

Kalendarium
23 październik 2019
LUMENexpo Targi Techniki Świetlnej  
więcej
29 październik 2019
73. edycja Seminarium dla Służb Utrzymania Ruchu  
więcej
Newsletter
Jeżeli chcesz otrzymywać aktualne informacje o wydarzeniach w branży.
Podaj e-mail do subskrypcji:


Artykuły branżowe
3 luty 2014.

Kompensacja temperatury dla tensometrów : Teoria i Praktyka

Kompensacja temperatury dla tensometrów : Teoria i Praktyka

Pomiary wykonywane przy użyciu tensometrów w eksperymentalnej analizie naprężeń mechanicznych pozwalają zbadać obciążenie i zmęczenie materiału. Oprócz pożądanego sygnału pomiarowego wskazującego mechaniczne odkształcenie, każdy tensometr wytwarza również zależny od temperatury sygnał pomiarowy. Sygnał ten, zwany pozornym odkształceniem, jest nakładany na aktualną wartość mierzoną.

Różne efekty przyczyniają się do powstawania odkształceń pozornych:

  • termiczne wydłużenie mierzonego obiektu ( np. naprężenie spowodowane całkowicie przez temperaturę bez obciążenia mechanicznego jako przyczyny )
  • zależna od temperatury zmiana rezystancji tensometru
  • termiczny skurcz folii drabinki pomiarowej tensometru
  • odpowiedź termiczna przewodów połączeniowych

Wpływ temperatury może być kompensowany w pomiarach tensometrycznych, na przykład przez połączenie kilku tensometrów w celu utworzenia pół-, lub pełnego mostka. Takie podejście sprawia, że ę efekt w formie zwykle używanego obwodu mostka Wheatstone'a, gdzie naprężenia z różnych tensometrów są odzwierciedlone w sygnale pomiarowym o przeciwnych znakach (tj. dodatnich i ujemnych) . Poprzez umiejętne połączenie tensometrów powodujemy, że napięcie mostka będzie reprezentować tylko obciążenia mechaniczne, a zależne od temperatury efekty będą wzajemnie się znosić .

Kompensacja temperatury w pół-, lub pełnym mostku tensometrycznym nie będą dalej omawiane w tym artykule. Jego istotę stanowić będzie obecny temat, jakim jest dopasowanie odpowiedzi termicznej tensometrów. Temat rozważany będzie w oparciu o układ ćwierć-mostka tensometrycznego i obejmować będzie wszystkie cztery efekty wymienione powyżej. Zależne od temperatury pozorne naprężenie może być zmniejszone poprzez dopasowanie odpowiedzi termicznej.

Dopasowanie odpowiedzi temperaturowej

Pozorne naprężenie, jakie pojawia się przy zmianie temperatury może być reprezentowane w sposób uproszczony w następujący sposób :

W przypadku, gdy :
εs = pozorne odkształcenie tensometru
αr = współczynnik temperaturowy rezystancji folii drabinki tensometru
αb = współczynnik rozszerzalności cieplnej obiektu pomiarowego
αm = współczynnik rozszerzalności cieplnej materiału drabinki pomiarowej tensometru
k = współczynnik tensometru (nazywany stałą k )
Δθ = różnica temperatur, która wyzwala pozorne odkształcenie

W celu zminimalizowania pozornego naprężenia, podczas produkcji tensometrów mogą zostać wykonane stosowne pomiary. Współczynnik temperaturowy oporu elektrycznego folii drabinki pomiarowej jest dostosowywany za pomocą technicznych środków produkcji, tak, aby składniki równania wzajemnie się znosiły, tj. αr = ( αm - αb ) k .

Zgodnie z tym, występują różne rodzaje tensometrów, które są identyczne pod względem geometrii i wartości rezystancji , ale różnią się odpowiedzią temperaturową dopasowaną do materiału, na którym tensometr jest instalowany. Dopasowanie odpowiedzi temperaturowej jest dostępne dla wielu różnych współczynników rozszerzalności cieplnej (na przykład do ferrytycznej stali o współczynniku rozszerzalności cieplnej 10,8 10-6/K, lub z aluminium 23 10-6 /K). Tensometr jest określany w tym przypadku, jako " tensometr z dostosowanym współczynnikiem temperaturowym", lub bardziej zwięźle, jako: "tensometr samokompensujący"

Równanie dla pozornego naprężenia jest uproszczone, zawiera tylko składowe liniowe. Błędy resztkowe w postaci zmiennych nieliniowych muszą być również brane pod uwagę. Aby utrzymać błąd tak mały, jak to możliwe, resztkowy błąd dostosowany jest do możliwie najniższego poziomu w zakresie temperatury pokojowej.

Pozorne naprężenie jest drukowane na każdym opakowaniu tensometrów firmy HBM w postaci diagramu. Określony jest również wielomian - zazwyczaj jako wielomian trzeciego stopnia. Wielomian może być stosowany do kompensacji obliczeniowej . Poniższy schemat pokazuje przykład z opakowania tensometru.

Oczywistym jest, że kompensacja następuje tylko wtedy, gdy współczynnik rozszerzalności cieplnej materiału pasuje do adaptacji tensometru . Jeśli warunek ten jest spełniony, a temperatura jest mierzona jednocześnie z odkształceniami, resztkowy błąd może być usunięty za pomocą obliczeń z odpowiednim oprogramowaniem , albo w czasie pomiaru ( on-line ) lub później (po procesie).

Krzywa pokazuje, że potrzeba kompensacji w celu zmniejszenia zależnych od temperatury błędów pomiaru zwiększa się, gdy zakres temperatur rośnie. Konwersję należy również uznać za prawdziwą. Ten rodzaj kompensacji obliczeniowej nie jest konieczny, gdy temperatura zmienia się nieznacznie w czasie pomiaru, na przykład dlatego, że pomiar jest bardzo krótkotrwały lub środowisko jest kontrolowane - klimatyzowane.

Kompensacja obliczeniowa błędów resztkowych została przedstawiona poniżej, na przykładzie pomiaru przy użyciu Catman ? AP - oprogramowania do akwizycji danych .

Kompensacja obliczeniowa

Catman ®AP - oprogramowanie do akwizycji danych umożliwia ustawienie wszystkich parametrów pomiaru i zaprezentowanie wartości zmierzonych , wszystko za pomocą kilku kliknięć myszką . Parametry mogą być ustawione aby wskazać w oprogramowaniu wymaganie dotyczące kompensacji temperatury.

Aby zrealizować kompensację temperatury, do oprogramowania dostarczyć należy dla każdego kompensowanego kanału następujące informacje:

  • Odniesienie do odpowiedniego kanału temperatury
  • Wielomian dla pozornego naprężenia, jaki podano na opakowaniu tensometru

Kanały z identycznymi parametrami dla odpowiedniego kanału temperatury i wielomianu mogą być traktowane łącznie. Tensometry z tej samej partii produkcyjnej zawsze mają identyczne wielomiany .

Podczas definiowania kanałów temperatury pamiętaj, że rzeczywista temperatura materiału musi być mierzona w punkcie pomiarowym . W zależności od zastosowania konieczne może być wprowadzenie kilku punktów pomiaru temperatury.

W catman ® AP, okno konfiguracji dla tensometru można uzyskać z centralnego panelu "kanału pomiarowego". Aby to zrobić, zaznacz kanały, które mają być kompensowane i kliknij prawym przyciskiem myszy , aby otworzyć okno dialogowe "adaptacja czujnika".

Wszystkie ustawienia istotne dla tensometru - zwłaszcza stałej tensometru - mogą być wykonane w tym oknie konfiguracyjnym.

Inne parametry związane z kompensacją temperatury, które muszą być wprowadzone:

  • Współczynnik wielomianu (jaki podano na opakowaniu tensometru)
  • Współczynnik rozszerzalności cieplnej obiektu pomiarowego (najlepiej identyczny z tym, dla którego jest dopasowany tensometr)
  • Współczynnik rozszerzalności cieplnej, do której tensometr jest dopasowany (jaki podano na opakowaniu tensometru)
  • Temperatura odniesienia (typowo 20 oC)
  • Odpowiedni kanał temperatury

Oprogramowanie Catman ® AP podaje następnie bezpośrednio, skompensowane wartości zmierzone.

Wnioski

Kiedy tensometry są stosowane do mechanicznej analizy naprężeń, są często łączone w układzie obwodu ćwierć- mostka. W pomiarach występują efekty zależności od temperatury, co doprowadza do zniekształcenia wyników pomiarów.

Aby skompensować te skutki, tensometry są dostępne z dopasowywanymi odpowiedziami temperaturowymi. To kompensuje przynajmniej liniowe składowe błędu.

Resztkowy błąd, z powodu składników nieliniowych, może być opisany przez krzywą błędu i wyeliminowany w sposób matematyczny za pomocą oprogramowania.

Aby zapewnić pomyślną minimalizację błędów zależnych od temperatury należy spełnić następujące warunki:

  • Współczynnik rozszerzalności cieplnej materiału musi być znany i należy zastosować odpowiednio dostosowany do niego tensometr
  • Temperatura w punkcie pomiarowym musi być równolegle mierzona
  • Oprogramowanie należy stosować wraz z odpowiednim algorytmem matematycznym
Źródło: HBM
O nas  ::  Regulamin  ::  Polityka prywatności (Cookies)  ::  Reklama  ::  Mapa stron  ::  FAQ  ::  Kontakt
Ciekawe linki: www.klimatyzacja.pl  |  www.strony.energoelektronika.pl  |  promienniki podczerwieni
Copyright © Energoelektronika.pl