Методы снижения погрешностей нецентрального нагружения одноточечных весоизмерительных устройств с тензорезисторными и емкостными датчиками

• Автор: Сушников, Виктор Александрович
• Шифр специальности: 05.11.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 115 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПУТИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ДАТЧИКОВ СИЛЫ ДЛЯ ОДНОТОЧЕЧНЫХ ВЕСОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ
1.1 Введение
1.2 Тензорезисторные датчики силы и весоизмерительные
устройства на их основе
1.3 Основные параметры тензорезисторного канала
1.4 Шумы в тензорезисторах
1.5 Снижение чувствительности весоизмерительного устройства
на основе тензорезисторного датчика силы
1.6 Чувствительность весоизмерительного устройства на основе тензорезисторного датчика силы к нецентральному нагружению
1.7 Погрешность нецентрального нагружения весоизмерительного устройства на основе тензорезисторного датчика силы
1.8 Емкостные датчики силы
1.9 Температурный коэффициент емкости
1.10 Измерительные устройства электрической емкости
1.11 Алгоритмы линеаризации
1.12 Дополнительная погрешность нецентрального нагружения весоизмерительного устройства на основе емкостного датчика силы
1.13 Выводы
ГЛАВА 2 МОДЕЛИРОВАНИЕ РАМОЧНЫХ УПРУГИХ
ЭЛЕМЕНТОВ ДАТЧИКОВ СИЛЫ
2.1 Введение
2.2 Граничные условия
2.3 Уточнение модели весоизмерительного устройства для моделирования нецентрального нагружения
2.4 Конечно-элементная сетка
2.5 Методика построения поля продольной деформации и упругой
линии упругого элемента
2.6 Тестовый метод оценки достоверности численных расчетов продольной деформации и упругих линий
2.7 Методика определения углов кручения свободного конца
упругого элемента
2.7.1 Кручение свободного конца упругого элемента в
продольной плоскости
2.7.2 Кручение свободного конца упругого элемента в
поперечной плоскости :
2.7 Экспериментальная проверка методики определения углов кручения свободного конца упругого элемента в поперечной плоскости
2.8 Выводы
ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ПОГРЕШНОСТЕЙ НЕЦЕНТРАЛЬНОГО НАГРУЖЕНИЯ ОДНОТОЧЕЧНОГО ВЕСОИЗМЕРИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА НА ОСНОВЕ ТЕНЗОРЕЗИСТОРНОГО
ДАТЧИКА СИЛЫ
3.1 Введение
3.2 Оценка вариаций чувствительности тензорезисторных каналов, обусловленных неоднородным распределением
продольной деформации
3.3 Асимметрия пиковых значений продольных деформаций
рамочного упругого элемента
3.4 Дополнительные продольные деформации, порожденные нецентральным нагружением одноточечного весоизмерительного устройства
3.5 Выводы
ГЛАВА 4 ИССЛЕДОВАНИЕ ПОГРЕШНОСТЕЙ НЕЦЕНТРАЛЬНОГО НАГРУЖЕНИЯ ОДНОТОЧЕЧНОГО ВЕСОИЗМЕРИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА НА ОСНОВЕ ЕМКОСТНОГО ДАТЧИКА СИЛЫ
4.1 Введение
4.2 Определение координат центра кручения свободного конца
упругого элемента в продольной плоскости
4.3 Погрешность нахождения координаты центра кручения
свободного конца упругого элемента в продольной плоскости
4.4 Пути повышения поворотной жесткости рамочных
упругих элементов
4.5 Выводы
ГЛАВА 5 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПОГРЕШНОСТЕЙ НЕЦЕНТРАЛЬНОГО НАГРУЖЕНИЯ НА МАКЕТЕ ОДНОТОЧЕЧНОГО ВЕСОИЗМЕРИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА С ЕМКОСТНЫМ ДАТЧИКОМ СИЛЫ
5.1. Введение
5.2 Устройство и технические характеристики макета
весоизмерительного устройства с емкостным датчиком силы
5.2.1 Технические характеристики упругого элемента
5.2.2 Устройство емкостного преобразователя
5.3 Схема включения емкостного преобразователя в
измерительную цепь
5.4 Методика нагружения макета одноточечного весоизмерительного устройства с емкостным датчиком силы
5.5 Оценка погрешностей нецентрального нагружения
5.5.1 Дополнительная погрешность при кручении свободного конца упругого элемента в продольной плоскости
5.5.2 Дополнительная погрешность при кручении свободного конца упругого элемента в поперечной плоскости
5.6 Оценка точности установки емкостного преобразователя
5.7 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
где Ь - ширина подвижного электрода, Лу - расстояние между центром подвижного электрода ЕП и осью кручения упругого элемента, которой в данном случае является осъХ.
Дополнительная погрешность весового устройства (рис.1.126), обусловленная смещением измеряемой массы от центра платформы вдоль оси У, представляет сумму двух составляющих:
.. I"' т
г, = ~т.— г I у +/2>
Для первой составляющей дополнительной погрешности, обусловленной несовпадением Д. центра подвижного электрода с осью X, с учетом малости угла // из (1.8) можно получить:
Лу р
Г"*Ит" (1.9)
Для второй составляющей дополнительной погрешности, обусловленной простым поворотом подвижного электрода (поворотом вокруг его центра) в плоскости УД на малый угол /У, можно написать:
(1.10)
В литературе не указаны методы, позволяющие снизить погрешности паразитного перемещения и поворота подвижного электрода, возникающие при нецентральном нагружении. Поэтому возникает практический интерес в разработке методов снижения дополнительных погрешностей одноточечного весового устройства на базе емкостного датчика силы с рамочным упругим элементом.
1.13 Выводы
В результате анализа современного состояния тензорезисторных и емкостных датчиков силы для весовых измерительных устройств можно сделать следующие выводы.