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測(cè)力傳感器校準(zhǔn)誤差來(lái)源分析
| 1.引言 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度試驗(yàn)加載過(guò)程中，協(xié)調(diào)加載系統(tǒng)通過(guò)控制液壓設(shè)備對(duì)試驗(yàn)件施加載荷，測(cè)力傳感器的作用則在于：通過(guò)液壓設(shè)備與試驗(yàn)件之間連接的傳力結(jié)構(gòu)，測(cè)量施加在試驗(yàn)件上實(shí)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(lái)保證試驗(yàn)的加載精度。試驗(yàn)控制系統(tǒng)配置過(guò)程中，控制工程師須通過(guò)對(duì)試驗(yàn)載荷的分析，配備滿(mǎn)足試驗(yàn)要求的測(cè)力傳感器連接至控制系統(tǒng)回路，且在安裝及試驗(yàn)過(guò)程中須對(duì)傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)，以確保測(cè)力傳感器實(shí)際測(cè)量的精que性。 在協(xié)調(diào)加載控制系統(tǒng)中，對(duì)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(duì)于測(cè)力傳感器，在實(shí)際應(yīng)用中，目前比較成熟的技術(shù)是靈敏度計(jì)算校準(zhǔn)，并輔 以 分 路 校 驗(yàn)的 校 準(zhǔn)方法。該校準(zhǔn)過(guò)程需要對(duì)相關(guān)參數(shù)反復(fù)檢查以確保準(zhǔn)確無(wú)誤，以免由此帶來(lái)的偏差對(duì)試驗(yàn)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(yàn)參數(shù)配置不當(dāng)?shù)蕊L(fēng)險(xiǎn)，實(shí)際操作過(guò)程中，測(cè)力傳感器校準(zhǔn)會(huì)有較大的誤差產(chǎn)生。控制系統(tǒng)工程師必須在試驗(yàn)前對(duì)測(cè)力傳感器參數(shù)進(jìn)行反復(fù)校對(duì)，出現(xiàn)校準(zhǔn)誤差較大時(shí)，須對(duì)整個(gè)回路進(jìn)行排查，以確保試驗(yàn)的安全可靠。當(dāng)引起誤差的來(lái)源不明確時(shí)，整個(gè)排故過(guò)程需要耗費(fèi)大量人力物力，對(duì)試驗(yàn)周期也產(chǎn)生壹定的影響。此外，如果校準(zhǔn)誤差不能及時(shí)有效排除，對(duì)試驗(yàn)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(yàn)工程上重點(diǎn)考慮的問(wèn)題之壹。本文將針對(duì)校準(zhǔn)誤差來(lái)源進(jìn)行分析，以探索工程中實(shí)用的解決辦法。 2.測(cè)力傳感器校準(zhǔn)原理及誤差來(lái)源 測(cè)力傳感器校準(zhǔn)是指在試驗(yàn)加載前，為確定傳感器的輸出值與對(duì)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(jì)算結(jié)果，而外部分路校驗(yàn)作為輔助但必要的手段，可以真實(shí)反映整個(gè)控制回路的實(shí)際狀況。壹旦校準(zhǔn)結(jié)果超出規(guī)定限值，則認(rèn)定校準(zhǔn)不合格，必須檢查整個(gè)控制回路進(jìn)行排故，直至合格。 在實(shí)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(gè)方面： （１）關(guān)聯(lián)設(shè)備。試驗(yàn)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(guò)長(zhǎng)、老化、虛焊、芯線搭接、屏蔽脫焊以及污染等問(wèn)題導(dǎo)致的誤差。 （４）其他問(wèn)題。包括校準(zhǔn)電阻插錯(cuò)、參數(shù)配置有誤等偶然因素導(dǎo)致的誤差。對(duì)某疲勞試驗(yàn)連續(xù)２０天的運(yùn)行記錄作了統(tǒng)計(jì)。對(duì)其中產(chǎn)生的３０次校準(zhǔn)誤差來(lái)源進(jìn)行分析，結(jié)果見(jiàn)表１。可以看出，造成校準(zhǔn)誤差出現(xiàn)的主要來(lái)源是線纜類(lèi)的故障問(wèn)題。 3.降低校準(zhǔn)誤差出錯(cuò)率的方法 針對(duì)分 析 結(jié) 果，從 主 要 癥 結(jié)———線 纜 故 障 入手，制定了詳細(xì)的應(yīng)對(duì)方案，簡(jiǎn)要如下。 （１）對(duì)后續(xù)試驗(yàn)進(jìn)行前 期 控制 系統(tǒng) 整 體 規(guī) 劃設(shè)計(jì)。 （２）按照規(guī)劃設(shè)計(jì)，合理控制線纜長(zhǎng)度，盡可能縮短冗余長(zhǎng)度。針對(duì)長(zhǎng)期固定線纜，按加載部位逐壹精que計(jì)算，預(yù)留合理備用長(zhǎng)度，對(duì)同壹部位的不同類(lèi)別線纜也要區(qū)分計(jì)算。對(duì)舊線纜要進(jìn)行篩選后重新利用及按照規(guī)劃長(zhǎng)度，實(shí)地測(cè)量裁剪。 （３）針對(duì)活動(dòng)線纜要進(jìn)行合理的半固定處理，減少線纜接頭處的活動(dòng)量及重力作用。 （４）設(shè)計(jì)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(hù)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(yàn)收及測(cè)試。 （７）線纜標(biāo)識(shí)清晰無(wú)歧義且有助于排查故障。 4.試驗(yàn)驗(yàn)證 為驗(yàn)證上述方法的可行性和有效性，在兩個(gè)型號(hào)材料疲勞試驗(yàn)中，運(yùn)用了方案中確定的整體規(guī)劃布局、線纜防護(hù)、輔助設(shè)備設(shè)計(jì)及編號(hào)標(biāo)識(shí)方法等。在試驗(yàn)啟動(dòng)后，對(duì)同時(shí)長(zhǎng)的運(yùn)行記錄中所發(fā)生的故障進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)和分析對(duì)比，結(jié)果如圖３、圖４所示。可以看出，校準(zhǔn)誤差頻次明顯下降，線纜類(lèi)故障頻率大幅降低。通過(guò)方案的實(shí)施，壹是將線纜損耗降到了蕞低，節(jié)約了線纜的經(jīng)濟(jì)成本；二是有效降低了線纜類(lèi)故障出現(xiàn)的頻率，從而降低了 試 驗(yàn)中 校 準(zhǔn) 誤 差出 錯(cuò)率，有效提高了試驗(yàn)質(zhì)量；三是有效提高了試驗(yàn)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(shí)驗(yàn)證了該方案的有效性。 5.結(jié)論 本文針對(duì)試驗(yàn)工程中引起測(cè)力傳感器校準(zhǔn)誤差的來(lái)源進(jìn)行統(tǒng)計(jì)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(cè)力 傳感 器 校準(zhǔn) 精度，大大降低了試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)。此外，還減少了控制系統(tǒng)操作人員的排故時(shí)間，提高了試驗(yàn)效率，證實(shí)該方法可行。 |
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