Hur beräknar man osäkerheten för en lastcell?

Hej där! Som lastcellsleverantör har jag den senaste tiden fått många frågor om hur man beräknar osäkerheten för en lastcell. Det är ett avgörande ämne, särskilt när du förlitar dig på exakta mätningar för dina applikationer. Så jag tänkte dela upp det för dig i det här blogginlägget.

Vad är lastcellsosäkerhet?

Först och främst, låt oss förstå vad vi menar med lastcellsosäkerhet. Enkelt uttryckt är osäkerhet en uppskattning av det intervall inom vilket det verkliga värdet av en mätning ligger. När du använder en lastcell för att mäta kraft eller vikt finns det olika faktorer som kan göra att det uppmätta värdet avviker från det faktiska värdet. Dessa faktorer bidrar till lastcellens osäkerhet.

Faktorer som påverkar lastcellsosäkerhet

Det finns flera faktorer som kan påverka osäkerheten i en lastcell. Låt oss ta en titt på några av de vanligaste:

1. Icke - linjäritet

Icke - linjäritet är ett mått på hur mycket lastcellens uteffekt avviker från en rät linje. I en ideal värld skulle förhållandet mellan den applicerade kraften och utsignalen från lastcellen vara perfekt linjär. Men i verkligheten finns det alltid en viss grad av icke-linjäritet. Detta kan orsakas av lastcellens mekaniska struktur, såsom formen på fjäderelementet eller sättet som töjningsgivarna är fästa.

2. Hysteres

Hysteres uppstår när belastningscellens effekt är olika för samma pålagda belastning, beroende på om belastningen ökar eller minskar. Till exempel, när du applicerar en belastning på lastcellen och sedan tar bort den, kanske utdata inte återgår exakt till sitt ursprungliga värde. Detta beror på lastcellsmaterialens inre friktion och elastiska egenskaper.

3. Repeterbarhet

Repeterbarhet avser lastcellens förmåga att ge samma effekt för samma pålagda belastning när testet upprepas under samma förhållanden. Om en lastcell har dålig repeterbarhet betyder det att det finns en betydande variation i de uppmätta värdena varje gång samma last appliceras. Detta kan orsakas av faktorer som elektriskt brus, mekaniska vibrationer eller slitage på lastcellskomponenterna.

4. Temperatureffekter

Temperaturen kan ha en betydande inverkan på en lastcells prestanda. Förändringar i temperatur kan göra att lastcellens dimensioner ändras, vilket kan påverka töjningsgivarna och därmed utsignalen. Dessutom kan temperaturen också påverka töjningsgivarnas elektriska egenskaper, såsom deras motstånd. De flesta lastceller är designade med temperaturkompensation för att minimera dessa effekter, men det finns fortfarande en viss osäkerhet på grund av temperaturvariationer.

Beräknar lastcellsosäkerhet

Nu när vi förstår faktorerna som påverkar lastcellsosäkerheten, låt oss prata om hur man beräknar den. Beräkningen av lastcellsosäkerhet baseras vanligtvis på ett statistiskt tillvägagångssätt. Här är de allmänna stegen:

1. Identifiera källorna till osäkerhet

Som vi diskuterade tidigare finns det flera källor till osäkerhet, inklusive icke-linjäritet, hysteres, repeterbarhet och temperatureffekter. Du måste identifiera alla relevanta källor till osäkerhet för din specifika lastcell och applikation.

2. Uppskatta osäkerheten för varje källa

När du har identifierat källorna till osäkerhet måste du uppskatta osäkerheten för varje källa. Detta kan göras genom kalibreringstester, tillverkarens specifikationer eller historiska data. Till exempel kan tillverkaren tillhandahålla icke-linjäritetsfelet som en procentandel av utdata i full skala. Du kan använda detta värde som en uppskattning av osäkerheten på grund av icke-linjäritet.

3. Kombinera osäkerheterna

Efter att ha uppskattat osäkerheten för varje källa måste du kombinera dem för att få lastcellens totala osäkerhet. Detta görs vanligtvis med metoden rot - summa - av - kvadrater (RSS). Formeln för RSS-metoden är:

[U_{total}=\sqrt{U_{1}^{2}+U_{2}^{2}+\cdots+U_{n}^{2}}]

där (U_{total}) är den totala osäkerheten och (U_{1}, U_{2},\cdots, U_{n}) är osäkerheterna som beror på varje källa.

Låt oss säga att du har uppskattat osäkerheten på grund av icke-linjäritet ((U_{nl})), hysteres ((U_{h})), repeterbarhet ((U_{r})) och temperatureffekter ((U_{t})). Den övergripande osäkerheten för lastcellen skulle vara:

[U_{total}=\sqrt{U_{nl}^{2}+U_{h}^{2}+U_{r}^{2}+U_{t}^{2}}]

Exempel beräkning

Låt oss gå igenom ett exempel för att illustrera hur man beräknar lastcellsosäkerhet. Anta att du har en lastcell med följande specifikationer:

• Icke-linjäritetsfel: ±0,1 % av fullskaleutgång
• Hysteresfel: ±0,05 % av fullskaleutgång
• Repeterbarhetsfel: ±0,03 % av fullskalig utdata
• Temperaturkoefficient för nollbalans: ±0,002%/°C av fullskaleutgång
• Temperaturkoefficient för känslighet: ±0,001%/°C av fullskaleutgång

Lastcellens fullskaliga uteffekt är 1000 N, och temperaturområdet under mätningen är från 20°C till 30°C.

Låt oss först beräkna osäkerheten på grund av temperatureffekter. Temperaturförändringen (\Delta T = 30 - 20=10^{\circ}C).

Osäkerheten på grund av temperaturkoefficienten för nollbalans ((U_{t1})) är:

[U_{t1}=0,002%\times10\times1000 = 0,2N]

Osäkerheten på grund av temperaturkoefficienten för känslighet ((U_{t2})) är:

[U_{t2}=0,001%\times10\times1000 = 0,1N]

Den totala osäkerheten på grund av temperatureffekter ((U_{t})) är:

[U_{t}=\sqrt{U_{t1}^{2}+U_{t2}^{2}}=\sqrt{0.2^{2}+0.1^{2}}=\sqrt{0.04 + 0.01}=\sqrt{0.05}\approx0.22N]

Osäkerheten på grund av icke-linjäritet ((U_{nl})) är:

[U_{nl}=0,1%\times1000 = 1N]

Osäkerheten på grund av hysteres ((U_{h})) är:

[U_{h}=0,05%\times1000 = 0,5N]

Osäkerheten på grund av repeterbarhet ((U_{r})) är:

[U_{r}=0,03%\times1000 = 0,3N]

Låt oss nu beräkna lastcellens totala osäkerhet med hjälp av RSS-metoden:

[U_{total}=\sqrt{U_{nl}^{2}+U_{h}^{2}+U_{r}^{2}+U_{t}^{2}}=\sqrt{1^{2}+0.5^{2}+0.3^{2}+0.22^{2}}=1 +0.0.r. 0,0484}=\sqrt{1,3884}\approx1,18N]

Vikten av att känna till lastcellsosäkerhet

Att känna till osäkerheten hos en lastcell är avgörande av flera anledningar. För det första hjälper det dig att säkerställa noggrannheten i dina mätningar. Om du använder en lastcell i en kritisk applikation, till exempel i en tillverkningsprocess där exakta kraftmätningar krävs, kan en förståelse av osäkerheten hjälpa dig att avgöra om lastcellen är lämplig för jobbet.

För det andra låter det dig utvärdera kvaliteten på din lastcell. Genom att jämföra den beräknade osäkerheten med tillverkarens specifikationer kan du identifiera eventuella problem med lastcellen och vidta lämpliga åtgärder.

Våra lastcellserbjudanden

På vårt företag erbjuder vi ett brett utbud av lastceller för att möta dina behov. Oavsett om du letar efter enKompressionslastcell,Rostfritt stål S-typ Lastcell, ellerAlloy Steel S Lastcell, vi har dig täckt. Våra lastceller är designade med hög precision och låg osäkerhet för att säkerställa tillförlitliga och exakta mätningar.

Slutsats

Att beräkna osäkerheten för en lastcell är ett viktigt steg för att säkerställa noggrannheten i dina kraft- och viktmätningar. Genom att förstå de faktorer som påverkar osäkerheten och följa stegen som beskrivs i det här blogginlägget kan du beräkna osäkerheten för din lastcell och fatta välgrundade beslut om dess lämplighet för din applikation. Om du har några frågor eller är intresserad av att köpa en lastcell, kontakta oss gärna för mer information och för att starta en upphandlingsdiskussion.

Referenser

• OIML R60: Rekommendationer för lastceller, International Organization of Legal Metrology.
• ASTM E4: Standard Practices for Force Verification of Testing Machines, American Society for Testing and Materials.