จะคำนวณความไม่แน่นอนของโหลดเซลล์ได้อย่างไร

เฮ้! ในฐานะซัพพลายเออร์โหลดเซลล์ ช่วงนี้ฉันได้รับคำถามมากมายเกี่ยวกับวิธีการคำนวณความไม่แน่นอนของโหลดเซลล์ นี่เป็นหัวข้อที่สำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อคุณต้องอาศัยการวัดที่แม่นยำสำหรับการใช้งานของคุณ ดังนั้น ฉันคิดว่าฉันจะแจกแจงรายละเอียดให้คุณในโพสต์บล็อกนี้

ความไม่แน่นอนของโหลดเซลล์คืออะไร

ก่อนอื่น มาทำความเข้าใจความหมายของความไม่แน่นอนของโหลดเซลล์กันก่อน กล่าวง่ายๆ ก็คือ ความไม่แน่นอนคือการประมาณช่วงที่ค่าที่แท้จริงของการวัดอยู่ เมื่อคุณใช้โหลดเซลล์ในการวัดแรงหรือน้ำหนัก มีปัจจัยหลายอย่างที่อาจทำให้ค่าที่วัดได้เบี่ยงเบนไปจากค่าจริง ปัจจัยเหล่านี้ส่งผลต่อความไม่แน่นอนของโหลดเซลล์

ปัจจัยที่ส่งผลต่อความไม่แน่นอนของโหลดเซลล์

มีปัจจัยหลายประการที่อาจส่งผลต่อความไม่แน่นอนของโหลดเซลล์ ลองมาดูสิ่งที่พบบ่อยที่สุดบางส่วน:

1. ความไม่เชิงเส้น

ความไม่เป็นเชิงเส้นคือการวัดว่าเอาท์พุตของโหลดเซลล์เบี่ยงเบนไปจากเส้นตรงมากน้อยเพียงใด ในโลกอุดมคติ ความสัมพันธ์ระหว่างแรงที่กระทำกับสัญญาณเอาท์พุตของโหลดเซลล์จะเป็นเส้นตรงอย่างสมบูรณ์ อย่างไรก็ตาม ในความเป็นจริง มีความไม่เป็นเชิงเส้นในระดับหนึ่งเสมอ สาเหตุนี้อาจเกิดจากโครงสร้างทางกลของโหลดเซลล์ เช่น รูปร่างของส่วนประกอบสปริง หรือวิธีการติดสเตรนเกจ

2. ฮิสเทรีซีส

ฮิสเทรีซิสเกิดขึ้นเมื่อเอาท์พุตของโหลดเซลล์แตกต่างกันสำหรับโหลดที่ใช้เดียวกัน ขึ้นอยู่กับว่าโหลดเพิ่มขึ้นหรือลดลง ตัวอย่างเช่น เมื่อคุณใส่โหลดกับโหลดเซลล์แล้วถอดออก ผลลัพธ์อาจไม่กลับไปเป็นค่าเดิมทุกประการ นี่เป็นเพราะคุณสมบัติการเสียดสีภายในและความยืดหยุ่นของวัสดุโหลดเซลล์

3. การทำซ้ำ

ความสามารถในการทำซ้ำหมายถึงความสามารถของโหลดเซลล์ในการให้เอาต์พุตเดียวกันสำหรับโหลดที่ใช้เดียวกัน เมื่อทำการทดสอบซ้ำภายใต้สภาวะเดียวกัน หากโหลดเซลล์มีความสามารถในการทำซ้ำได้ต่ำ แสดงว่าค่าที่วัดได้มีการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญในแต่ละครั้งที่ใช้โหลดเดียวกัน สาเหตุนี้อาจเกิดจากปัจจัยต่างๆ เช่น สัญญาณรบกวนทางไฟฟ้า การสั่นสะเทือนทางกล หรือการสึกหรอของส่วนประกอบโหลดเซลล์

4. ผลกระทบของอุณหภูมิ

อุณหภูมิสามารถมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อประสิทธิภาพของโหลดเซลล์ การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอาจทำให้ขนาดโหลดเซลล์เปลี่ยนแปลง ซึ่งอาจส่งผลต่อสเตรนเกจและสัญญาณเอาท์พุต นอกจากนี้ อุณหภูมิยังส่งผลต่อคุณสมบัติทางไฟฟ้าของสเตรนเกจ เช่น ความต้านทาน โหลดเซลล์ส่วนใหญ่ได้รับการออกแบบให้มีการชดเชยอุณหภูมิเพื่อลดผลกระทบเหล่านี้ให้เหลือน้อยที่สุด แต่ก็ยังมีความไม่แน่นอนตกค้างอยู่บ้างเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ

การคำนวณความไม่แน่นอนของโหลดเซลล์

ตอนนี้เราเข้าใจปัจจัยที่ส่งผลต่อความไม่แน่นอนของโหลดเซลล์แล้ว เรามาพูดถึงวิธีคำนวณกันดีกว่า โดยทั่วไปการคำนวณความไม่แน่นอนของโหลดเซลล์จะขึ้นอยู่กับวิธีการทางสถิติ ต่อไปนี้เป็นขั้นตอนทั่วไป:

1. ระบุแหล่งที่มาของความไม่แน่นอน

ดังที่เราได้กล่าวไว้ข้างต้น มีแหล่งที่มาของความไม่แน่นอนหลายประการ รวมถึงความไม่เป็นเชิงเส้น ฮิสเทรีซิส การทำซ้ำ และผลกระทบของอุณหภูมิ คุณต้องระบุแหล่งที่มาของความไม่แน่นอนที่เกี่ยวข้องทั้งหมดสำหรับโหลดเซลล์และการใช้งานเฉพาะของคุณ

2. ประมาณการความไม่แน่นอนของแต่ละแหล่งที่มา

เมื่อคุณระบุแหล่งที่มาของความไม่แน่นอนแล้ว คุณต้องประมาณความไม่แน่นอนของแหล่งที่มาแต่ละแห่ง ซึ่งสามารถทำได้ผ่านการทดสอบการสอบเทียบ ข้อมูลจำเพาะของผู้ผลิต หรือข้อมูลประวัติ ตัวอย่างเช่น ผู้ผลิตอาจระบุข้อผิดพลาดที่ไม่เป็นเชิงเส้นเป็นเปอร์เซ็นต์ของเอาต์พุตเต็มสเกล คุณสามารถใช้ค่านี้เป็นค่าประมาณของความไม่แน่นอนเนื่องจากความไม่เชิงเส้นได้

3. รวมความไม่แน่นอนเข้าด้วยกัน

หลังจากประมาณค่าความไม่แน่นอนของแต่ละแหล่งแล้ว คุณต้องรวมเข้าด้วยกันเพื่อให้ได้ค่าความไม่แน่นอนโดยรวมของโหลดเซลล์ โดยทั่วไปจะทำโดยใช้วิธี root - sum - of - squares (RSS) สูตรสำหรับวิธี RSS คือ:

[U_{ผลรวม}=\sqrt{U_{1}^{2}+U_{2}^{2}+\cdots+U_{n}^{2}}]

โดยที่ (U_{total}) คือความไม่แน่นอนทั้งหมด และ (U_{1}, U_{2},\cdots, U_{n}) คือความไม่แน่นอนที่เกิดจากแต่ละแหล่ง

สมมติว่าคุณได้ประมาณความไม่แน่นอนเนื่องจากการไม่เชิงเส้น ((U_{nl})) ฮิสเทรีซิส ((U_{h})) ความสามารถในการทำซ้ำ ((U_{r})) และผลกระทบของอุณหภูมิ ((U_{t})) ความไม่แน่นอนโดยรวมของโหลดเซลล์จะเป็นดังนี้:

[U_{ทั้งหมด}=\sqrt{U_{nl}^{2}+U_{h}^{2}+U_{r}^{2}+U_{t}^{2}}]

ตัวอย่างการคำนวณ

มาดูตัวอย่างเพื่อแสดงวิธีคำนวณความไม่แน่นอนของเซลล์โหลดกัน สมมติว่าคุณมีโหลดเซลล์ที่มีข้อกำหนดเฉพาะต่อไปนี้:

• ข้อผิดพลาดที่ไม่ใช่เชิงเส้น: ± 0.1% ของเอาต์พุตเต็มสเกล
• ข้อผิดพลาดฮิสเทรีซิส: ± 0.05% ของเอาต์พุตเต็มสเกล
• ข้อผิดพลาดในการทำซ้ำ: ± 0.03% ของเอาต์พุตเต็มสเกล
• ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของสมดุลเป็นศูนย์: ±0.002%/°C ของเอาต์พุตเต็มสเกล
• ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิความไว: ±0.001%/°C ของเอาต์พุตเต็มสเกล

เอาต์พุตเต็มสเกลของโหลดเซลล์คือ 1000 N และช่วงอุณหภูมิระหว่างการวัดคือตั้งแต่ 20°C ถึง 30°C

ขั้นแรก มาคำนวณความไม่แน่นอนเนื่องจากผลกระทบของอุณหภูมิกันก่อน การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ (\Delta T = 30 - 20=10^{\circ}C)

ความไม่แน่นอนเนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความสมดุลเป็นศูนย์ ((U_{t1})) คือ:

[U_{t1}=0.002%\times10\times1000 = 0.2N]

ความไม่แน่นอนเนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความไว ((U_{t2})) คือ:

[U_{t2}=0.001%\times10\times1000 = 0.1N]

ความไม่แน่นอนรวมเนื่องจากผลกระทบของอุณหภูมิ ((U_{t})) คือ:

[U_{t}=\sqrt{U_{t1}^{2}+U_{t2}^{2}}=\sqrt{0.2^{2}+0.1^{2}}=\sqrt{0.04 + 0.01}=\sqrt{0.05}\approx0.22N]

ความไม่แน่นอนเนื่องจากความไม่เชิงเส้น ((U_{nl})) คือ:

[U_{nl}=0.1%\times1000 = 1N]

ความไม่แน่นอนเนื่องจากฮิสเทรีซีส ((U_{h})) คือ:

[U_{h}=0.05%\times1000 = 0.5N]

ความไม่แน่นอนเนื่องจากการทำซ้ำ ((U_{r})) คือ:

[U_{r}=0.03%\times1000 = 0.3N]

ตอนนี้ มาคำนวณความไม่แน่นอนโดยรวมของโหลดเซลล์โดยใช้วิธี RSS:

[U_{total}=\sqrt{U_{nl}^{2}+U_{h}^{2}+U_{r}^{2}+U_{t}^{2}}=\sqrt{1^{2}+0.5^{2}+0.3^{2}+0.22^{2}}=\sqrt{1 + 0.25+0.09 + 0.0484}=\sqrt{1.3884}\ประมาณ 1.18N]

ความสำคัญของการทราบความไม่แน่นอนของโหลดเซลล์

การทราบถึงความไม่แน่นอนของโหลดเซลล์ถือเป็นสิ่งสำคัญด้วยเหตุผลหลายประการ ประการแรก มันช่วยให้คุณมั่นใจในความแม่นยำของการวัดของคุณ หากคุณกำลังใช้โหลดเซลล์ในการใช้งานที่สำคัญ เช่น ในกระบวนการผลิตที่จำเป็นต้องมีการวัดแรงที่แม่นยำ การทำความเข้าใจความไม่แน่นอนสามารถช่วยคุณระบุได้ว่าโหลดเซลล์นั้นเหมาะสมกับงานหรือไม่

ประการที่สอง ช่วยให้คุณสามารถประเมินคุณภาพของโหลดเซลล์ของคุณได้ ด้วยการเปรียบเทียบความไม่แน่นอนที่คำนวณได้กับข้อกำหนดเฉพาะของผู้ผลิต คุณสามารถระบุปัญหาที่อาจเกิดขึ้นกับโหลดเซลล์และดำเนินการที่เหมาะสมได้

ข้อเสนอโหลดเซลล์ของเรา

ที่บริษัทของเรา เรามีโหลดเซลล์หลากหลายประเภทเพื่อตอบสนองความต้องการของคุณ ไม่ว่าคุณกำลังมองหาโหลดเซลล์การบีบอัด-โหลดเซลล์ชนิด S สเตนเลส, หรือโหลดเซลล์โลหะผสมเหล็ก Sเราช่วยคุณได้ โหลดเซลล์ของเราได้รับการออกแบบให้มีความแม่นยำสูงและมีความไม่แน่นอนต่ำเพื่อให้มั่นใจในการวัดที่เชื่อถือได้และแม่นยำ

บทสรุป

การคำนวณความไม่แน่นอนของโหลดเซลล์เป็นขั้นตอนสำคัญในการรับรองความถูกต้องแม่นยำของการวัดแรงและน้ำหนักของคุณ ด้วยการทำความเข้าใจปัจจัยที่ส่งผลต่อความไม่แน่นอนและปฏิบัติตามขั้นตอนที่สรุปไว้ในโพสต์บล็อกนี้ คุณจะสามารถคำนวณความไม่แน่นอนของโหลดเซลล์และตัดสินใจโดยมีข้อมูลรอบด้านเกี่ยวกับความเหมาะสมในการใช้งานของคุณได้ หากคุณมีคำถามใดๆ หรือสนใจที่จะซื้อโหลดเซลล์ โปรดติดต่อเราเพื่อขอข้อมูลเพิ่มเติม และเริ่มต้นการสนทนาเรื่องการจัดซื้อจัดจ้าง

อ้างอิง

• OIML R60: คำแนะนำสำหรับโหลดเซลล์ องค์การมาตรวิทยาทางกฎหมายระหว่างประเทศ
• ASTM E4: วิธีปฏิบัติมาตรฐานสำหรับการตรวจสอบแรงทดสอบของเครื่องทดสอบ, American Society for Testing and Materials