Перейти к контенту

22 сообщения в этой теме

Рекомендуемые сообщения

Доброго времени суток.
Помогите разобраться с калибровкой датчика.
Для измерения динамического давления слоя песка на вибрирующую поверхность при его вибротранспортировании хотим с коллегами применить пьезорезистивный датчик усилия. Выполнили две калибровки датчика: статическую (нагрузкой датчика эталонными весами) и динамическую (путем вибрирования датчика с приклеенным к нему эталонным грузом при заданных частотах и амплитудах гармонической колебаний). Получили для обеих случаев две калибровочные прямые, причем чувствительность датчика для динамической калибровки оказалась примерно в 2 раза выше, чем для статики.
Возникли сомнения, какой калибровкой пользоваться для дальнейших измерений - динамической или статической. Некоторые ГОСТы по измерению вибрации рекомендуют использовать результаты статической калибровки для измерений, а динамическую калибровку делать только для того, чтобы убедиться в линейном отклике датчика на нагрузку в рабочей диапазоне частот и амплитуд. Но явного ответа на возникший вопрос мы не нашли. 
Если у кого-нибудь есть опыт в этом вопросе, посоветуйте как действовать, или к каким источникам обратиться.

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

Коллеги, ну неужели совсем никаких мыслей нет? Поделитесь соображениями.
Прикладываю график калибровки и спецификацию датчика.

Дин. кал. д. №3.png

fsg15n1a.pdf

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

  • Специалисты

Если вы предполагаете применять в условиях вибрации, то и калибровать надо при вибрации. Хотелось бы понять цель измерений. Вы хотите взвешивать песок при вибрации? Частота вибрации фиксирована или как получится?  Зависимость показаний от частоты очень сильная. Линейность сохраняется, но коэффициенты разные при разных частотах. Если частота известна, то можно пересчитать, а если нет, то это задача с многими неизвестными.

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

Цель следующая: измерение величины давления слоя песка на вибрирующую плоскость при его вибрировании с подбрасыванием. Более конкретно -  хотим иметь моменты падения слоя материала, моменты его отрыва от плоскости и вид кривую динамического давления от такого воздействия слоя на плоскость, по которой можно было бы определить максимальное значение этого давления. Примерно это кривая выглядит так (см. вложение). 
По режимам: вибрация на трех фиксированных частотах, заключенных в диапазоне от 14,5 до 17,5 Гц.
Как показала калибровка, линейность датчика сохраняется во всем этом диапазоне частот (это видно на графике в моем предыдущем сообщении: приведенная динамическая калибровка проводилась на 3 разных частотах и 2-х разных амплитудах).
Сложность в том, что отклик давления имеет негармонический характер... В книге Ж. Аш "Датчики измерительных систем" например для такого случае рекомендуется раскладывать периодическую функцию в ряд Фурье и проводить калибровку для каждой гармоники этого разложения. Конечно, это методически верно, но мы к сожалению не имеем такой возможности проводить такое большое количество калибровок, доступ к стенду ограничен..
Хотелось бы понять, почему в принципе динамическая и статическая калибровка отличаются между собой, и насколько правомерно будет использовать результаты одной из них (к примеру, статической) для наших измерений.

Давление слоя материала, 880 кол-мин.png

Изменено пользователем sizikovvs
Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

  • Специалисты
14 минут назад, sizikovvs сказал:

хотим иметь моменты падения

Это в корне меняет задачу. Вам надо знать мгновенные значения величин, а не средние как на графике. Вам нужна, в первую очередь, форма кривой, а не величина. Я бы по статической кривой пытался оценить соответствуют ли мгновенные значения силы расчетным. Масса груза приклеенного к датчику известна, частоту вибрации выбрать раза в два больше проектной, амплитуда вибрации задана. Строим расчетную синусоиду и сравниваем с тем, что видим на экране осциллогафа.

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

Не совсем так, все таки хотелось бы

30 минут назад, sizikovvs сказал:

определить максимальное значение этого давления.

Это входит в задачу эксперимента.

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

8 минут назад, scbist сказал:
8 минут назад, scbist сказал:

Я бы по статической кривой пытался оценить соответствуют ли мгновенные значения силы расчетным. Масса груза приклеенного к датчику известна, частоту вибрации выбрать раза в два больше проектной, амплитуда вибрации задана. Строим расчетную синусоиду и сравниваем с тем, что видим на экране осциллогафа.

 

Это по существу веди и было сделано как Вы говорите: сначала датчик нагружался грузами и измерялся его отклик (статическая калибровка), затем к датчику клеился груз и вибрировался с заданной амплитудой на разных частотах. Cигнал отклика на вибрационную силу в 2 раза больше, чем на статическую, поэтому расчетная синусоида, если ее построить по результатам стат. калибровки, не совпадет с экспериментальной, полученной в динамической калибровке. Или я неправильно Вас понял?

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

1 час назад, sizikovvs сказал:

Cигнал отклика на вибрационную силу в 2 раза больше, чем на статическую, 

По графику в три раза отличаются

7 часов назад, sizikovvs сказал:


Прикладываю график калибровки и спецификацию датчика.

Дин. кал. д. №3.png

fsg15n1a.pdf

Так когда отклик все таки больше? График конечно ух. Сняли бы нормальную АЧХ, при F=const

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

  • Специалисты
2 часа назад, sizikovvs сказал:

Cигнал отклика на вибрационную силу в 2 раза больше, чем на статическую

Это почему? Ускорение это вторая производная от перемещения. Угловая частота должна быть в квадрате. Если частоты разные, то и силы разные при одинаковых амплитудах. Т.е. должно быть семейство, а не один график.

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

  • Специалисты

Что-то из третьего поста на работе у меня отражалось только 3 первых строчки, после слов "примерно это" ничего.

Поясните пожалуйста. На графике "сила - напряжение" сила как получалась? Напряжение вы измеряете, а силу задаете? Статику я понимаю. Положили гирьку на датчик - измерили напряжение. А с динамической калибровкой как? Приклеили гирьку к датчику и начали его трясти. Силу как вы определили? Теоретически это статическая сила плюс масса (не вес гирьки) на ускорение, а ускорение это перемещение умноженное на квадрат круговой частоты. Как вы определяли амплитуду перемещения? Вы учли, что полный размах колебания это двойная амплитуда синусоидального колебания? Переводили амплитуду в действующую (среднеквадратическую) величину?

На приложенной осциллограмме ось Х может быть чисто условной, но мне кажется, что она не на своем месте.

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

2 часа назад, Влдмир сказал:

Так когда отклик все таки больше?

Заговорился, конечно же отклик на статическую силу больше, чем на динамическую. И, да, отличие если быть точнее, в 3,9 раза.

 

2 часа назад, Влдмир сказал:

Сняли бы нормальную АЧХ, при F=const

Она и есть, см. вложение:

 

1 час назад, scbist сказал:

Т.е. должно быть семейство, а не один график.

Есть график с семейством кривых, калибровка проведена для 2-х амплитуд: А=3,5 мм в диапазоне f=[12.2-20.4 Гц] и 5,5 мм в диапазоне f=[19.38-23.4 Гц]. Так эти калибровочные данные все равно на одну прямую попадают (график сейчас не могу дать, он на служебном ПК).

Дин. кал. д. №3.png

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

Подождите углубляться в теорию.

1. В  Honeywell_Force_FSG.pdf указана чувствительность в 10раз отличная от приведенной автором.

2. В обоих файлах количество циклов =20 млн. Т.е. при 17  Гц это 32 часа работы.

3. При чувствительности =  0.24мВ/гр и соответственно 24,5мВ/Н, где на графике 134 мВ при 5,5Н статического воздействия.

Сейчас прежде всего надо убедиться что при соответствующей статической  нагрузке датчик выдаёт номинальное напряжение +- 16%.. (  паспортная чувствтвительность определяется пои статической нагрузке)

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

8 минут назад, scbist сказал:

А с динамической калибровкой как?

Да, приклеивал гирьку массой 50г на датчик. Силу определял так, как сказано в вашем сообщении (за исключением статическая силы от гирьки, она лишь на нулевой уровень отсчета влияет, это не важно в данном случае). Амплитуду колебаний измерял прибором - вибрографом. С вибрацией вроде как дружу, поэтому естественно учел, что полный размах колебания это двойная амплитуда синусоидального колебания.

 

12 минут назад, scbist сказал:

На приложенной осциллограмме ось Х может быть чисто условной, но мне кажется, что она не на своем месте.

Да, она может быть сдвинута из-за различного нулевого уровня (это имеете в виду?), но на коэффициент (чувствительность) то это не влияет.

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

6 минут назад, Влдмир сказал:

1. В  Honeywell_Force_FSG.pdf указана чувствительность в 10раз отличная от приведенной автором.

17 минут назад, Влдмир сказал:

При чувствительности =  0.24мВ/гр и соответственно 24,5мВ/Н, где на графике 134 мВ при 5,5Н статического воздействия.

Как я упомянул, датчик этот мы применили, т.е. использовали в сочетании с изготовленным корпусом под него. Без корпуса он просто пылью из слоя песка захлебнется.. В корпусе есть силовоспринимающая пластинка, воспринимающая часть давления от нагрузки, отсюда и такое отличие с паспортом Honeywell_Force_FSG.pdf.
 

18 минут назад, Влдмир сказал:

2. В обоих файлах количество циклов =20 млн. Т.е. при 17  Гц это 32 часа работы.

Не понимаю Вас, о каком количестве циклов идет речь?

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

3 минуты назад, sizikovvs сказал:

 

Не понимаю Вас, о каком количестве циклов идет речь?

Я так думаю что это типа количество чередований нагрузки от 0 до 1500гр или какого то ним значения. Они до конца не пишут.

я так думаю что это типа количества чередований нагрузки от 0 до 1500 гр или до какого то ном. значения . Они до конца не пишут.. Тех.данные приведены только для статики. Те. применяются в составе весов и там обеспечивают 20 млн.взвешивания.

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

35 минут назад, sizikovvs сказал:

Да, приклеивал гирьку массой 50г на датчик. Силу определял так, как сказано в вашем сообщении (за исключением статическая силы от гирьки, она лишь на нулевой уровень отсчета влияет, это не важно в данном случае).

В общем случае ваш датчик измеряет силу по формуле F=корень(m*m*(a*a+1*1),где m=50гр, а-  ускорение вибростенда в g, 1- 1g ( уск.своб.падения) .

При а близкому к 1 g это будет заметно.

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

1 час назад, sizikovvs сказал:

Как я упомянул, датчик этот мы применили, т.е. использовали в сочетании с изготовленным корпусом под него. Без корпуса он просто пылью из слоя песка захлебнется.. В корпусе есть силовоспринимающая пластинка, воспринимающая часть давления от нагрузки, отсюда и такое отличие с паспортом Honeywell_Force_FSG.pdf.

1. На частотах задавайте ускорения- так нагляднее и правильнее будет.

2. Уберите свой корпус и попробуйте без него. Может быть дело в нем. Или вы увидете что датчик не тянет по частоте.

Ваши вольтметры постоянку и Переменку меняют правильно?

 В общем чудес не бывает как говорили мои учителя.

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

Коллеги, один момент. Давайте забудем все, что написано выше. Ответьте пожалуйста на простой вопрос:

Имеется датчик силы, неважно какой. Зачем для него выполняют статическую калибровку, и с какой целью проводят его динамическую (конкретно вибрационную) калибровку?

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

25 минут назад, sizikovvs сказал:

Коллеги, один момент. Давайте забудем все, что написано выше. Ответьте пожалуйста на простой вопрос:

Имеется датчик силы, неважно какой. Зачем для него выполняют статическую калибровку, и с какой целью проводят его динамическую (конкретно вибрационную) калибровку?

У вас нормированные значения статические, а применять вы хотите в динамике. Вообще то что вы пытаетесь сделать очень похоже на снятие АЧХ  в диапазоне от 0 до 25 Гц., где в качестве базовой частоты взято 0  Гц. Вы должны на б.частоте снять коэфф.преобразования в диапазоне амп.(0-мах) это АХ. Далее в точках изм.АХ определяет Кп в диапазоне частот. Это АЧХ. Как это делается  можно посмотреть например в ми 1873 или лучше в ГОСТ её заменяющий.

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

  • Специалисты
1 час назад, sizikovvs сказал:

Зачем для него выполняют статическую калибровку, и с какой целью проводят его динамическую (конкретно вибрационную) калибровку?

Вы не совсем правильно понимаете динамическую калибровку.

Есть весы на которые кладут груз и они его взвешивают в статике. Т.е. груз лежит на платформе достаточно долго. А есть весы для взвешивания в движении. Например, автомобиль проезжает по платформе весов без задержек. Датчик воспринимает короткий импульс нагружения. Тут в статической нагрузке прибавляется еще и сила за счет перемещения платформы. Т.е. присутствует некоторый переходный процесс. Его и надо отфильтровать.

Еще один момент. Датчики силы хорошо работают в каком-то одном направлении. Как правило, это на сжатие, а на растяжение его характеристики вообще могут не нормироваться. При вибрации нагрузка в обоих направлениях. Этим может быть обусловлена форма кривой на осциллограмме. Нижняя часть еще похожа на синусоиду, а верхняя какая-то очень искаженная. Я бы попробовал сделать предварительное напряжение не датчике, чтобы он не работал на растяжение. Надо еще посмотреть, сам датчик не резонирует как камертон на ваших частотах. Что будет показывать осциллограф без приклеенного груза? Как говорит Владимир, коробочка вам может тоже очень сильно гадить. Она ведь имеет собственный вес и частотные характеристики.

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

Господа, вы меня не слышите.. Забудьте про мой датчик и мою задачу совсем. Простой вопрос: зачем в принципе делают динамическую калибровку вибрацией датчиков силы (любых)?

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

  • Специалисты
17 минут назад, sizikovvs сказал:

зачем в принципе делают динамическую калибровку вибрацией датчиков силы

Чтобы получить достоверные данные. Статические и динамические характеристики датчиков разные. 1 кг  стоящий на датчике и 1 кг упавший на датчик дадут разное напряжение на выходе.

Как любая механическая система датчик имеет собственную резонансную частоту и добротность, там измерить вообще ничего не возможно. Некоторую инерцию, время успокоения и т.д.

Если вам надо только поймать моменты времени с минимальным и максимальным усилием, то калибровка не нужна. Главное, чтобы собственная частота датчика было достаточно далеко от частоты вибрации транспортера. Но если вам надо определить точные цифры, то надо провести подробные исследования датчика.

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

Присоединиться к обсуждению

Вы можете ответить сейчас, а зарегистрироваться позже. Если у вас уже есть аккаунт, войдите, чтобы ответить от своего имени.

Гость
Ответить в этой теме...

×   Вы вставили отформатированный текст.   Удалить форматирование

  Допустимо не более 75 смайлов.

×   Ваша ссылка была автоматически заменена на медиа-контент.   Отображать как ссылку

×   Ваши публикации восстановлены.   Очистить редактор

×   Вы не можете вставить изображения напрямую. Загрузите или вставьте изображения по ссылке.

Загрузка...

Информация

  • Недавно просматривали   0 пользователей

    • Ни один зарегистрированный пользователь не просматривает эту страницу.

×
×
  • Создать...