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六維力傳感器的精度和串擾
精度和串擾的定義
為了定義多維力傳感器的精度,首先應區分兩個(gè)重要術(shù)語(yǔ):
傳感器精度和串擾。
術(shù)語(yǔ)"精度等級"出現在所有數據手冊和產(chǎn)品描述中,指的是傳感器的精度。
在傳感器:精度文檔中,有該術(shù)語(yǔ)的詳細說(shuō)明以及精度等級的最重要標準的摘要:
對于力和扭矩傳感器,以下屬性用于分類(lèi)為精度等級:
相對標準不確定度
線(xiàn)性度和遲滯的相對偏差
零信號的溫度漂移
曲線(xiàn)斜率的溫度漂移
在多軸和多分量傳感器中發(fā)生另一種效應,即所謂的串擾。以下是文檔多分量傳感器中的說(shuō)明:
串擾
向測量軸引入的力或扭矩也會(huì )導致在其垂直軸上指示。這種效應被稱(chēng)為串擾。
對于三軸力傳感器和多分量力傳感器,影響標稱(chēng)載荷時(shí)的串擾約為其他軸標稱(chēng)載荷的1%。
串擾與負載量成正比。隨著(zhù)杠桿的增加或力矩的增加,傳感器的變形和串擾也在增加。
校準在傳感器正面的水平上進(jìn)行。 在這個(gè)層次上也是多軸力傳感器的起源。 在實(shí)際應用中,前部應用點(diǎn)(工作點(diǎn))通常不位于多軸力傳感器的原點(diǎn)。這會(huì )產(chǎn)生額外的扭矩。
在選擇測量范圍時(shí),必須考慮這些額外的扭矩,以防止傳感器過(guò)載。
如果扭矩應該在力施加點(diǎn)計算,那么額外的算術(shù)運算或校準矩陣的轉換也是必要的。
每個(gè)工作點(diǎn)中的串擾都可以通過(guò)校準來(lái)最小化。在校準期間,在工作點(diǎn)中考慮了額外的扭矩,并包含在誤差補償中。
校準方法
特殊載荷矢量校準
補償誤差或在傳感器計劃應用的工作點(diǎn)進(jìn)行校準,或與傳感器原點(diǎn)中預期應用的負載矢量進(jìn)行校準。
誤差補償的二次法恰恰在工作點(diǎn)中將串擾降至最低。 在較高的負載下,二次法比采用線(xiàn)性法的誤差補償可能導致更大的誤差。
使用目標應用的負載矢量進(jìn)行校準也可最大限度地減少該負載矢量的串擾。
相應過(guò)程的選擇取決于校準附件的可用性和您應用的個(gè)性化要求。
通用校準
對于負載矢量未知的應用,建議使用100%標稱(chēng)負載進(jìn)行校準。為了最大限度地減少串擾,可以應用額外的二次法"矩陣加",并對標稱(chēng)載荷的20%、40%、60%和80%的荷載工況進(jìn)行數學(xué)優(yōu)化。
串擾的值在每個(gè)數據表中由多軸和多分量傳感器單獨指定,與精度等級分開(kāi)。
單軸力傳感器
即使使用單軸力傳感器,也可以啟動(dòng)側向力和扭矩。這也會(huì )導致由于串擾而顯示測量值。在恒定的側向力或恒定的扭矩下,這會(huì )導致零點(diǎn)的偏移。這可以使用歸零功能進(jìn)行調整,也可以作為偏移量考慮在內。
總結
對于六軸力傳感器,精度和串擾單獨報告。精度等級通常為0.2%,串擾為1%。通常,六軸力傳感器的溫度引起的漂移導致精度等級降低到0.2%。再現性(標準不確定度)和線(xiàn)性度與精度等級為0.1%的1軸力傳感器相同。