Spannungslastzellen sind für die Messung von Zugkräften in verschiedenen Anwendungen von entscheidender Bedeutung.

Hier bei Morehouse kalibrieren wir viele Spannungslastzellen mit unterschiedlichen Kapazitäten.

Ein wesentlicher Aspekt dieser Kalibrierungen ist die Verwendung geeigneter Adapter.

UnsereE-Buchund andereDokumenteSie spricht über die Bedeutung von Adaptern.

Nachdem wir uns alle auf die richtige Methode für die Kalibrierung und die für die Kalibrierung verwendeten Adapter geeinigt haben, ist es wichtig, die Gleichungen zu verstehen, mit denen ihr Verhalten charakterisiert wird.

Dies ist ein grundlegendes Verständnis der Spannungslastzellgleichungen und wie sie verwendet werden, um die Leistung der Lastzelle in präzise Kraftmessungen umzusetzen.

Die Grundlagen der Ausgabe der Lastzelle

Im Kern verwandelt eine Spannungslastzelle mechanische Kraft in ein elektrisches Signal.

Wenn die Lastzelle gestreckt wird, verändert sich der Widerstand der Dehnungsmessgeräte im Gerät.

Diese Veränderung wird typischerweise als Spannungsausgang gemessen, oft in Millivolt pro Volt (mV/V) ausgedrückt.

Gleichung der Spannungslastzelle- Lineare Annäherung

Der einfachste Weg, die Leistung einer Lastzelle mit der angewandten Kraft in Verbindung zu bringen, ist eine lineare Gleichung:

Kraft = m * Reaktion + b

Wo:

• Die Kraft ist die angebrachte Spannung in Einheiten wie lbf oder N.
• Antwort ist die Leistung der Lastzelle in mV/V
• m ist die Steigung (Empfindlichkeit)
• b ist die y-Schnittstelle (oft nahe Null für gut nullgesteuerte Systeme)

Diese lineare Annäherung funktioniert gut für viele Anwendungen, vor allem, wenn die Lastzelle in einem engen Bereich verwendet wird oder wenn das Gerät möglicherweise nicht besser als 0 sein muss.2 % der Vollleistung der Lastzelle.

Wenn man die Leistung seiner Lastzelle maximieren will, werden diese leichten Nichtlinearitäten die Leistung nicht am besten charakterisieren,und kompliziertere Gleichungen werden oft für besser als 0 benötigt.2 % der vollen Skala.

Hinweis: Wir stellen dies in allgemeinen Begriffen dar, da einige Lastzellen sehr linear sein können, wenn die lineare Gleichung verwendet werden kann.

Spannungslastzellgleichung - Polynomialgleichungen für höhere Genauigkeit

Um Nichtlinearitäten Rechnung zu tragen, können Kalibrierlabore Polynomialgleichungen zur Charakterisierung von Lastzellen melden.

Die ASTM-Standards E74 und ISO 376 haben spezifische Kriterien für die Erstellung dieser Polynomgleichungen.

Eine häufige Form ist:

Antwort = A0 + A1 * Kraft + A2 * Kraft2 + A3 * Kraft3

wobei A0, A1, A2 und A3 Koeffizienten sind, die während der Kalibrierung bestimmt werden.

Diese Gleichung ermöglicht es uns, die Reaktion der Lastzelle bei jeder gegebenen Kraft innerhalb ihres kalibrierten Bereichs vorherzusagen.

Kraft = B0 + B1 * Antwort + B2 * Antwort2 + B3 * Antwort3

Die Koeffizienten (B0, B1, B2, B3) unterscheiden sich von den A-Koeffizienten und werden berechnet, um Fehler bei der Umwandlung von Reaktion in Kraft zu minimieren.

Die Bedeutung der Koeffizienten

Jeder Koeffizient dieser Polynomengleichungen dient einem bestimmten Zweck:

• A0 oder B0: stellt den Verschiebungs- oder Nullpunkt dar
• A1 oder B1: bezieht sich auf die lineare Empfindlichkeit der Lastzelle
• A2 oder B2: Berechnungen für quadratische Nichtlinearität
• A3 oder B3: Befasst sich mit kubischer Nichtlinearität

Abbildung 12 Polynomial-Spannungslastzellgleichung des 2. Grades

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Diese Begriffe wurden in unserem E-Book diskutiert, und der ISO 376-Standard beschränkt die Verwendung einer Polynomgleichung auf 3rdOrdnung, Ordnung.

Spannungslastzellgleichung - praktische Anwendung

Wird die Kalibrierung nach ASTM E74 oder ISO 376 durchgeführt, erhält man bei Verwendung einer kalibrierten Spannlastzelle ein Kalibrierungszertifikat mit diesen Koeffizienten.

Zur Bestimmung der Kraft für eine gegebene Ausgabe:

1. Messen Sie die Leistung der Lastzelle in mV/V
2. Stecken Sie diesen Wert in die Kraftgleichung mit den angegebenen B-Koeffizienten
3. Berechnen Sie das Ergebnis, um die angewandte Kraft zu erhalten

Umgekehrt, wenn Sie wissen müssen, welche Ausgabe für eine Zielkraft zu erwarten ist, verwenden Sie die Reaktionsgleichung mit den A-Koeffizienten.

Gleichung der Spannungslastzelle - Schlussfolgerung

Abschließend kann das Verständnis von Spannungslastzellgleichungen Ihnen helfen, Ihre Lastzellen besser zu charakterisieren, was die allgemeine Unsicherheit der Messungen verringern kann.

Diese geringere Messunsicherheit verbessert die Genauigkeit Ihrer Messungen.

Diese Spannungslastzellgleichungen, ob linear oder polynomial, spielen eine zentrale Rolle bei der Umwandlung der elektrischen Leistung einer Lastzelle in präzise Kräfte.

Die lineare Annäherung bietet eine einfache Methode für viele Anwendungen, während Polynomialgleichungen eine erhöhte Genauigkeit bieten, indem sie die im Verhalten der Lastzelle inhärenten Nichtlinearitäten berücksichtigen.

Kalibrierlabore, die sich an Kalibrierstandards wie ASTM E74 oder ISO 376 halten, die die Verwendung dieser Gleichungen definieren, werden häufig die erwartete Leistung der Lastzelle besser charakterisieren,so dass Sie mehr Vertrauen in die Leistung Ihrer Lastzellen haben.