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不同測力傳感器接線制對試驗件影響分析

發(fā)布時間:2019-11-28 08:41:03 |來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

1引言

目前,測力傳感器具有測量精度高、溫度特性好、工作穩(wěn)定等優(yōu)點,這使得其廣泛應(yīng)用于各種結(jié)構(gòu)的動、靜態(tài)測量。本文根據(jù)不同種類測力傳感器接線制的基本原理,針對四線制、六線制和八線制的可靠性和安全性進行分析,并對試驗件產(chǎn)生的結(jié)果進行論證,對測力傳感器斷線產(chǎn)生的各種結(jié)果進行分析。
 

2基本原理

測力傳感器一般采用3種接線方法:正負橋壓(10V),給傳感器供電,剩余兩個線為正負反饋,其使用起來比較方便。但當(dāng)電纜線較長時,容易受環(huán)境溫度波動等因素的影響。

在六線制基礎(chǔ)上又增加了激勵檢測線。通過對四線制和八線制調(diào)節(jié)器子板連接線纜的線路圖對比、分析,八線制調(diào)節(jié)器子板提供了激勵補償功能,即+EXS和-EXS兩根激勵檢測線纜,檢測實時加載到傳感器橋路端的激勵電壓,補償電路不斷根據(jù)回饋信號提供激勵補償,使參與信號控制的傳感器橋路端激勵始終與控制系統(tǒng)設(shè)置參與參數(shù)計算的標準激勵相符。四線制調(diào)節(jié)器子板只有激勵輸出,而沒有激勵檢測。由于線纜上的電壓損耗,使加載到傳感器橋路端的激勵與控制系統(tǒng)設(shè)置的參與參數(shù)計算的標準激勵有誤差,造成了校驗誤差大、加載精度差的問題。

3對試驗件影響

3.1試驗事故

使用某協(xié)調(diào)加載控制設(shè)備時,在加載點傳感器調(diào)零及作動筒收放階段未發(fā)現(xiàn)任何異常,且加載點連接正常。加壓對加載點進行單點調(diào)試時(調(diào)試命令已給至-50N),發(fā)現(xiàn)加載點作動筒與載荷傳感器連接螺釘折斷,作動筒已達到最大行程。但在整個加壓過程中,加載點傳感器反饋無變化。

經(jīng)檢查,現(xiàn)場安裝正確,所有設(shè)備經(jīng)校準/檢定合格,并在有效期內(nèi)。試驗控制設(shè)置:經(jīng)檢查,試驗控制通道、試驗校準參數(shù)、試驗控制參數(shù)、試驗安全參數(shù)等設(shè)置準確、合理。

更換傳感器電纜線再進行測試,對傳感器(已驗證完好)進行拉壓,傳感器載荷仍無變化。用萬用表測量傳感器兩端插頭,發(fā)現(xiàn)傳感器線纜大頭D針(負向激勵)與傳感器線纜小頭D孔(負向激勵)開路,傳感器線纜大頭F針(負向激勵檢測)與傳感器線纜小頭D孔(負向激勵)開路。打開傳感器線纜小頭,發(fā)現(xiàn)D孔焊接點脫落(見圖4),但是負向激勵線和負向激勵檢測線連接正常。

某協(xié)調(diào)加載控制系統(tǒng)進行橋壓檢測時,只檢測到傳感器線纜,未對整個電氣回路進行橋壓檢測(傳感器線纜及傳感器)。而本次脫落點發(fā)生在傳感器線纜小頭處,負向激勵線和負向激勵檢測線連接正常,因此系統(tǒng)不會由此產(chǎn)生橋壓失效保護。另外,由于傳感器實際沒有施加激勵,所以反饋端在傳感器受到外部載荷施加時無反饋,導(dǎo)致在單點調(diào)試過程中,作動筒向外伸出,造成試驗件腳蹬破壞。其原因是傳感器線纜小頭D孔連接線纜脫落(該設(shè)備無激勵檢測功能),引起傳感器輸出基本為零,這是此故障的直接原因。

3.2設(shè)備硬件缺陷

某協(xié)調(diào)加載控制系統(tǒng)在運行時發(fā)現(xiàn),該系統(tǒng)檢測不出傳感器電纜正負反饋線開路,即檢測不出控制回路開環(huán)狀況(注:在使用其他協(xié)調(diào)加載控制系統(tǒng)時,載荷傳感器正負反饋線開路,反饋值一直為傳感器滿量程值的110%左右,調(diào)節(jié)器限保護,反饋值很大,很容易檢查出來)。

出現(xiàn)的現(xiàn)象:傳感器正負反饋線其一發(fā)生開路時,反饋值的大小不能顯示為滿量程。這時,反饋值在零載狀態(tài)下有時偏大有時偏小,在偏大時有可能發(fā)現(xiàn)問題,在偏小時很可能按零點進行調(diào)零,從而把問題隱藏起來。另外,在外載非零狀態(tài)下,由于傳感器受力,不論其反饋值偏大還是偏小,都看不出傳感器有開路現(xiàn)象。這種情況產(chǎn)生的危險:傳感器正負反饋線發(fā)生開路,可能出現(xiàn)的問題是作動筒在加壓情況下快速收回或快速放出,從而使試驗件受到很大的拉力或壓力。如果在這種情況下加壓,很容易造成加載點實加載荷超載,甚至一瞬間造成試驗件直接損傷。

其主要原因是該系統(tǒng)的傳感器卡板是四線制子板,無激勵檢測。四線制子板的個別線路進行改動,就可以實現(xiàn)減小校驗誤差、提高加載精度的功能,同時能夠滿足試驗要求。
 

4結(jié)論

根據(jù)以上這3種測力傳感器接線制的基本原理、優(yōu)缺點、以及試驗數(shù)據(jù)可以看出,四線制調(diào)節(jié)器子板作為位控調(diào)節(jié)器板使用,但在應(yīng)用為力控時,經(jīng)常會遇到傳感器校驗誤差大、加載精度差的問題,而八線制調(diào)節(jié)器子板就不存在這些問題。

綜上所述,采用測力傳感器八線制接線法,協(xié)調(diào)加載控制系統(tǒng)能夠檢測出控制回路開、閉環(huán)狀況,有效防止在開環(huán)狀況下加壓而造成的試驗件損傷事故。

 

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