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告诉你网赌放水时间如何选定位移传感器的精度

发布日期:2020-05-31 22:42

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  如何调整位移传感器的精度 精度指标是测量系统最重要的指标之一。因此将有关精度问题单列一文讨论。经 常有这样的情况:用户有时候安装了一支高精度的传感器后,发现系统的精度并不像 所希望的那么好。或者是一套测试设备在实验室条件下测试情况良好,但是装入系统 后效果就不理想。因此,讨论系统的精度就是讨论系统的综合误差。 这里应同时考虑以下这几个问题: 1 产生系统综合误差的几个原因 系统的综合误差由以下几个部分组成: (1)测量仪表误差; (2)安装误差; (3)定标误差; (4)方法误差; (5)环境误差。 以上几项误差并非孤立存在,有时还相互影响。比如环境误差不仅影响测量仪表, 而且影响安装误差。 2 测量仪表误差 因为讨论误差时感兴趣的是模拟量输出信号,因此这里的测量仪表对带有二次仪 表的传感器来说指的是传感器与二次仪表的综合误差。 人们通常从两个方面来评价传感器的精度特性: (1)在参比条件(即常温、常湿、除地磁场外无其它电磁场干扰、以及稳定的电源 电压与环境压力等)下,传感器的一些与精度有关的误差量指标。包括线性度误差、 重复性误差、回差等。 (2)干扰量误差。在温度、电源电压、电磁场等干扰量变化时,告诉你网赌放水时间!输出相对于参比条 件下的变化。 这样的评价方式,便于用户在实际使用时对系统做出正确的测量误差的估价。有 一点很明显,那就是测量仪表对整个系统综合误差的贡献就不只是传感器与精度有关 的几个误差量指标了,还应该考虑到系统所处环境中各种干扰因素引起的精度量的附 加误差。这样评价系统的综合误差才有意义。当然用户也可以仿效传感器把与精度有 关的误差量指标与干扰量引起的精度附加误差分成两项指标提供给他的使用者。但是 毕竟不方便。 2.1 传感器的与精度有关的误差量指标 按照《JBY142-83》与《JBY143-83》规定:传感器的精度指标包括线性度误差、 重复性误差与回差。同时还具体规定了重复性误差与回差占总精度的百分数。我们在 一开始就提到在理想状态下,LVDT的可动测杆与传感器之间不存在摩擦,因此也就不 存在这两项误差。实际上这两项误差取决于传感器的结构形式。导向式与回弹式结构 (详见LVDT结构形式的选择)取决于传感器前端盖与测杆间的摩擦系数。与传感器的 精度等级没有关系,而且很小。而铁芯可分离式结构只要按装得法就没有摩擦,因此 也就没有这两项误差。因此LVDT的精度指标实际上就是传感器的线性度指标。 在配有二次仪表(包括调制解调放大器与直流放大器)的场合,本所的调制解调 放大器在配套本所的传感器时解调附加误差可忽略不计。而且二次仪表交货时按用户 要求联机标定出厂,因此整机的线性度指标就是传感器的精度等级。 2.2 传感器的干扰量指标 (1)、温度漂移 对DC-LVDT, 当采用FTC系列时,量程温度系数主要取决于传感器本身。在长引线 电缆时,还取决于电缆铜阻。零漂除了传感器本身以外,还取决于按装方式(详见LVDT 的安装)。采用FTD系列时,由于传感器本身温漂很小,因此主要取决于按装方式。当 采用AC-LVDT时,由于传感器本身温漂很小,因此除了按装方式引起的零漂外,温漂主 要取决于调制解调放大器的性能。 (2)、电磁场干扰 我公司的FTC系列传感器采用了良好的磁屏蔽与电屏蔽,二次电路又采用相敏解调, 因此传感器周围是否有强电磁场,按装部位附近是否有导磁物体对传感器输出均不会 产生明显影响。但是当采用长引线电缆时,电缆周围的强电场干扰就不可忽略。这时 传感器后续电路的作用不可忽视(详见2.5节)。当采用ACLVDT时,抗电磁场干扰主要 取决于传感器的绝缘电阻、电缆长度与调制解调放大器的共模抑制比。 (3)、供电电源 供电电源的稳定性对DC-LVDT将产生100%的影响。但是对调制解调放大器只要电压波 动范围不超过技术条件要求,可忽略不计。有些用户曾经按装过昂贵的抗干扰电源, 在我们这个系统内还没有必要。 (4)、其它干扰 湿度过大将使传感器的绝缘电阻降低。从而影响系统的抗干扰能力。其它的干扰 如核辐射等对传感器没有影响。 2.3 测量设备的综合误差 测量设备的综合误差就应该同时考虑传感器的精度指标与由干扰量引起的精度附 加误差。 比如:一些用户经常采用FTC系列的DC-LVDT在实验室条件下进行大型构件的变形 测量。为了提高系统精度,就购置了一些高精度的传感器。如果考虑到在整个实验过 程中环境温度变化10℃,由于这类传感器的量程温度系数为-0.02%/℃那么在实验过 程中的温漂就为0.2%,这样尽管采用了0.1或0.2级的传感器,系统的综合误差就决不 是0.1或0.2级, 这里还应该计及环境温度引起的精度附加误差。当然,如果实验过程 时间短、温度变化小,同时在实验前将传感器的灵敏度又作了标定。还有可能取得较 高的系统精度。大型系统的综合误差情况要更复杂一些, 将在后面详细讨论. 3 系统的安装误差 任何一种测量都需要有一套必要的测量装置,用来把被测量转化为传感器的位移。 安装时可能由于不同轴带来测杆与传感器本体的摩擦,从而引起了不必要的重复性误 差与回差。但是最常见的是影响传感器的零漂。LVDT的安装已经详细的介绍了不同安 装方法引起的不同零漂。这里介绍一种常见的因测杆过长引起零漂的实例。 某单位有一套系统,采用±5mm、0.05级的传感器测量位移。为了安装方便将测杆 长(L2)定为400mm。 这样,不考虑别的结构误差,仅测杆的线胀系数引起的温漂即可达400×0.012= 4.8μm/℃。如果现场温度变化按±10℃计,那么零漂为±48μm。相对误差为±0.48%。 这样无论采用哪个等级的传感器都难以提高系统精度。 其实实际系统情况还要复杂一些。从被测量到传感器的整个路径中传感器的测杆 只是一部分。因此应该将整个路径中各个环节的线膨胀都考虑进去,才能计算出系统 的零漂。这其实是安装误差与环境误差的综合结果。 4 方法误差 这是在测量方案选择时已经存在的误差。比如有一个系统用测量旋臂端位移来测 量旋臂的角位移。尽管在小角度时引起的误差很小。但这时有必要考虑弦长与角度之 间的方法误差。 还有个经常遇到的例子是在进行轧机的辊缝测量时,通常采用测量液压缸缸盖或 轧辊轴承座位移来实现。这样传感器反映的不仅是辊缝的变化,而且还有轴承的偏心。 因此这也是一种方法误差。在分析系统的综合误差时必须于以考虑。 5 误差分配 在系统方案设计时,经常要将系统对某一个被测量的误差要求分解到与之有关的 各个环节。合理分配误差既能满足系统要求,又能降低成本。 有些用户在分配误差时用算术平均法分配,这似乎过于保守。随机误差综合时通 常呈均方根关系。下面用事例来解释这种计算方法: 有一个辊缝值测量系统,精度主要取决由下面两个误差:传感器精度(△)与轧辊 的偏心(△2), 那么综合误差△应为: △=√(Δ12+Δ22+ρ12×(Δ1+Δ2)) 这里ρ12为相关系数,即ρ12=0~1,不相关时为零,全相关时为1。当然传感器的 非线性误差与轧辊偏摆没有关系,因此有ρ12=0,这说明当一个系统有若干个环节组 成是只有当相关系数ρ都等于1时,系统的综合误差才为各环节误差的算术和。大多数 情况下(就象上述轧辊偏心与传感器误差的关系一样)相关系数为零。综合误差应为 各环节误差的均方根和。 按照这个结论,比如当环节数量为5,误差平均分配时,每个环节分配到的误差应 为综合误差的1/√5=0.45,而不是1/5=0.2。这在选择精度等级时很重要。对有些 环节如果减小误差而所需投入不多时,只要误差下降的到别的环节误差的1/10左右时 就可以将这个环节误差忽略不计。同样原因,如果有几个环节误差同时存在,而仅仅 努力降低一个环节的误差,往往会事倍而功半。 上例中如果轧辊偏心为±8μm,传感器为±2.5mm、0.1级,因此绝对误差即为 ±5μm,综合误差为√(64+25)=9.5μm。当传感器精度提高到0.05级(将使成本大幅 度提高),绝对误差为±2.5μm,综合精度√(64+6.25)=8.4μm。由此可见效果并不 明显。因此如果轧辊偏心无法减小,那么提高传感器精度的必要就不大。 6 关于超线性补偿问题 LVDT与光栅、磁栅、容栅之间的测量精度(主要是线性度)历来有较大差距。近 年来由于各个方面的努力,两者之间的差距已明显缩小。但是LVDT线性度的提高是以 牺牲产品的可靠性为代价的。经补偿后的传感器使用寿命必然下降。这在现场使用中 已被证实。在高于0.1级精度时尤其如此。 同时传感器的线性指标尽管提高了,但调制解调放大器的等级并未提高。因此由 于上面我们已经提到过的原因,调制解调放大器并不能适应高于0.1级的传感器的需要。 为此,经过几年努力完成了超线性补偿技术的开发工作。技术关键首先是将调制解调 放大器的等级提高到0.03级。这同时需要设计水平与器件水平的提高。然后是将传感 器的线圈补偿改为二次电路中的软件补偿。这就保证了传感器的整体性而提高了寿命, 同时保证了补偿精度。最关键的是为了保持原有的频宽,采用了动态补偿技术。这门 技术属国内、外首创。它的精度指标可以与光栅、磁栅比美,同时又保持了LVDT在 工业现场的适应性。因此这项技术将在精密轧制过程的自动控制中得到广泛应用。应 该着重指出的是不管你是否打算采用这项技术,在高于0.1级的测量要求时,必须认真 考虑系统的整体技术性能,要在调制解调放大器设计上大作文章,而不是仅仅采用一 支高精度传感器。 本文来自于上海奥传检测技术有限公司网站

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