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測力傳感器校準(zhǔn)誤差來源分析 濟南中特
1.引言
結(jié)構(gòu)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(shè)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(shè)備與試驗件之間連接的傳力結(jié)構(gòu),，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(zhǔn)，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(zhǔn)、分路校準(zhǔn),、斜率校準(zhǔn)等多種方法,。對于測力傳感器，在實際應(yīng)用中,，目前比較成熟的技術(shù)是靈敏度計算校準(zhǔn),，并輔 以 分 路 校 驗的 校 準(zhǔn)方法。該校準(zhǔn)過程需要對相關(guān)參數(shù)反復(fù)檢查以確保準(zhǔn)確無誤,，以免由此帶來的偏差對試驗造成不可預(yù)估的后果,。
然而，由于環(huán)境,、設(shè)備及人工等不穩(wěn)定因素,，以及試驗參數(shù)配置不當(dāng)?shù)蕊L(fēng)險，實際操作過程中,，測力傳感器校準(zhǔn)會有較大的誤差產(chǎn)生,?？刂葡到y(tǒng)工程師必須在試驗前對測力傳感器參數(shù)進行反復(fù)校對，出現(xiàn)校準(zhǔn)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(dāng)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(zhǔn)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(zhǔn)誤差是衡量控制系統(tǒng)狀態(tài)的重要指標(biāo),，因此，如何保證校準(zhǔn)的準(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)原理及誤差來源
測力傳感器校準(zhǔn)是指在試驗加載前,，為確定傳感器的輸出值與對應(yīng)的由標(biāo)準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)的量值之間關(guān)系的操作,。靈敏度校準(zhǔn)通常是其標(biāo)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(zhǔn)結(jié)果超出規(guī)定限值，則認定校準(zhǔn)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(yīng)用中,，導(dǎo)致校準(zhǔn)誤差產(chǎn)生的因素,，主要包括以下幾個方面：
（１）關(guān)聯(lián)設(shè)備。試驗安裝的關(guān)聯(lián)設(shè)備存在老化,、靈敏度欠佳等因素導(dǎo)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(dǎo)致的誤差。
（４）其他問題,。包括校準(zhǔn)電阻插錯,、參數(shù)配置有誤等偶然因素導(dǎo)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(zhǔn)誤差來源進行分析，結(jié)果見表１,?？梢钥闯觯斐尚?zhǔn)誤差出現(xiàn)的主要來源是線纜類的故障問題,。
3.降低校準(zhǔn)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(yīng)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(shè)計。
（２）按照規(guī)劃設(shè)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(yù)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(shè)計合適的輔助設(shè)施，降低線纜的積壓溫度,。
（５）合理科學(xué)規(guī)劃線纜的鋪設(shè)路徑,。存有損傷隱患的部位，要采取相應(yīng)的防護設(shè)施,，避免水,、油污染及電磁干擾等。
（６）制定線纜接頭焊接標(biāo)準(zhǔn)并以此驗收及測試,。
（７）線纜標(biāo)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(shè)備設(shè)計及編號標(biāo)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,?？梢钥闯觯?zhǔn)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(zhǔn) 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(zhǔn)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(zhǔn) 精度，大大降低了試驗風(fēng)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,。