About linearity: The blue line is the ideal straight line, the red line is the actual characteristic curve. "a " is the deviation. "a" is specified relative to the nominal (rated) force in the data sheet.

En pratique, l'erreur de linéarité peut être sensiblement réduite en choisissant avec compétence la plage d’étalonnage du capteur. Si un capteur de force avec une force (évaluée) nominale de 100kN est utilisé, par exemple à 50kN, il peut être étalonné sur cette plage. Cette manière de procéder divise par deux l'erreur, puisque le calcul d'erreur de linéarité peut être basé maintenant sur la plage d’étalonnage.

 

Déflexion ou déplacement nominal

Lorsque la force à mesurer est appliquée, le capteur se déforme. Le déplacement (évalué) nominal caractérise la déformation à la force (évaluée) nominale. C'est une caractéristique importante parce que, ainsi que la force (évaluée) nominale, il détermine la rigidité du capteur. La rigidité du capteur de force est cruciale à sa fréquence de résonance. Du point de vue physique il est absolument admis de comparer un capteur de force à un ressort très raide.

Force (évaluée) nominale

La force (évaluée) nominale est la force à laquelle le capteur est chargé à 100%. Toutes les caractéristiques du capteur sont données pour cette charge. Veuillez garder à l'esprit que les charges de tare induites par les accessoires de montage par exemple doivent être prises en compte et qu’elles consomment une partie de la force (évaluée) nominale. Avec un chargement dynamique, il est essentiel de prendre en compte la bande d'oscillation des capteurs.

 

Plage de température (évaluée) nominale

Dans les caractéristiques des capteurs de force , les valeurs sont données dans cette plage de température nominale.

Tension d’alimentation

La tension d'alimentation est la tension qui alimente le pont de jauges du capteur de force ; en général une plage de tension est spécifiée. Il est essentiel de ne pas dépasser la tension d'alimentation maximum indiquée, puisqu'autrement la tension permise aux jauges de contrainte sera alors dépassée. Par conséquent, le courant électrique sera trop fort, occasionnant ainsi un échauffement des jauges de contrainte. Cela aura donc un coté néfaste sur la mesure, causé par un changement du zéro absolu (notion d’effet de la température sur le zéro) et un changement sur la sensibilité (notion d’effet de la température sur la sensibilité)

 

Plage de température de fonctionnement

Dans cette plage de température de fonctionnement, le capteur de force permet certes de toujours faire des mesures, cependant, les caractéristiques données par rapport à la température nominale peuvent ne pas être maintenues.

 

Impédance de sortie

C'est la résistance réelle mesurée aux bornes des fils de raccordement à l'entrée de l’amplificateur. Une fois reliée en parallèle, la tolérance de résistance de sortie ne devrait pas dépasser 10 ohms ; sinon les courants ont pu affecter le résultat de mesure.

 

Tension d'alimentation de référence

Toutes les mesures pour déterminer les caractéristiques techniques du capteur sont prises avec cette tension d'alimentation de référence

 

Température de référence

Toutes les valeurs des caractéristiques mesurées qui ne dépendent pas de la température, par exemple, l’erreur de réversibilité sont déterminées à cette température spécifique de référence.

 

Fluage relatif

Tous les capteurs à jauges de contrainte montrent une petite variation du signal sous un chargement constant, celle-ci a approximativement la forme d'une fonction exponentielle. Ce phénomène s'appelle également le « fluage sous chargement ». Le capteur étant allégé de la force, le signal change dans la direction inverse plus ou moins de la même manière. Ce processus s'appelle également « fluage en   déchargement ».

 

About force transducer creep: the principle.

La période de temps pendant laquelle la valeur a été déterminée est spécifiée en pourcentage en plus de la valeur maximum de la variation du signal.

Il est essentiel de garder à l'esprit que l'influence de fluage ne doit pas être calculée par rapport à la force (évaluée) nominale mais, doit toujours être calculée par rapport à la force appliquée. HBM indique la valeur de fluage après un temps de 30 minutes ; en raison de la forme typique d'une fonction exponentielle, cette valeur peut être assumée avec une bonne approximation comme fluage maximum. Cette valeur doit dans aucun cas être extrapolée linéairement.

 

Relatice sensitivity error tension/compression

Force transducers for tensile and compressive loading often have a small characteristic-curve variation for mechanical reasons, depending on whether they are used with tensile or compressive forces.

This parameter describes the maximum difference.

Force de rupture (relative)

Cette caractéristique signifie qu’à cette force atteinte, il y a une grande possibilité que le capteur soit détruit. Cette valeur est exprimée en absolue ou en pourcentage dans les caractéristique du capteur

Conseil : Veuillez vous référer aux instructions de sûreté données dans les instructions de montage du  capteur.

Force limite (relative)

Comme avec la force de fonctionnement, cette valeur est donnée en % par rapport à la force (évaluée) nominale ou exprimée en force absolue, le N est généralement utilisé.

Si la force limite du capteur est dépassée, le capteur est susceptible de n'être plus approprié à la mesure.
Souvent lors du dépassement de cette force limite, le capteur de force est déformé plastiquement et il y a une variation significative du zéro absolu. Le capteur de force ne peut plus être utilisé et doit être remplacé, parce qu’il présente dans ce cas des caractéristiques considérablement changées. En particulier, les valeurs limites mécaniques comme la force de rupture et la largeur dynamique d'oscillation se trouvent réduites.

 

Force maximale (relative) de fonctionnement

La force maximale de fonctionnement est donnée en valeur absolue en N ou en % par rapport à la force (évaluée) nominale Fnom. Le capteur de force ne subira pas de dommages jusqu'à la force maximale de fonctionnement, à condition qu’il ne soit pas utilisé plusieurs fois dans cette plage. La relation entre le signal de sortie et la force appliquée est répétable, c.-à-d. les erreurs de mesure augmentent, cependant, la force peuvent encore être mesurée.

Les capteurs de force doivent être dimensionnés de manière que la force maximale de fonctionnement ne soit pas atteinte.

 

Forces dynamiques (relatives) admissibles

La force dynamique relative admissible indique l'effort jusqu'auquel le capteur est résiste à la fatigue lorsqu’il est soumis à une dynamique. Cette valeur est habituellement spécifiée comme une grandeur par rapport à la force (évaluée) nominale.

Généralement l'effort oscillant admissible est donné comme valeur crête à crête, c.-à-d. la différence entre la force maximum et la force minimum. Les capteurs de force peuvent être soumis à une contrainte avec cette amplitude à la fois dynamiquement et alternativement.
Exemple : Un capteur de force de traction et compression a une force (évaluée) nominale de 200kN, la plage d’oscillation admissible est de 100%. Dans ce cas, le capteur peut être chargé entre 0 et 200kN mais aussi entre -100 kN et +100kN.

 

Erreur relative de réversibilité

En pratiques, un capteur de force subit un chargement et un déchargement qui se traduisent par une courbe caractéristique de linéarité montante et descendante. A une valeur de charge donnée, les deux courbes présentent une différence. Cet écart définit l’erreur de réversibilité. Cette erreur tout au long des courbes peut être sensiblement réduite en choisissant précisément une plage d’étalonnage du capteur. Si un capteur de force avec une force (évaluée) nominale de 100kN, par exemple, est utilisé à 50kN, on peut voir l’erreur de réversibilité se situer entre la courbe caractéristique ascendante et descendante du capteur de force. HBM spécifie la déviation maximum. En outre, la fiche technique spécifie la gamme de force dans laquelle l'erreur relative de réversibilité a été déterminée. La valeur est spécifiée en  fractions de la force (évaluée) nominale (par exemple, 0.4 Fnom = à 40% de la force (évaluée) nominale).

Cela s’applique également aux capteurs de force de référence, l'erreur relative de réversibilité est spécifiée par rapport à la valeur réelle du point étalonné. Ainsi l’erreur est divisée par deux, en effet le calcul de l'erreur de linéarité peut être basé sur la plage d’étalonnage

Erreur relative de réversibilité : différence entre la courbe croissante et décroissante des valeurs mesurées lorsqu’une force identique est appliquée.

Sensibilité

La sensibilité indique le signal de sortie en mV/V qui se produit quand le capteur est chargé à 100% de sa charge, c.-à-d. chargé à sa force (évaluée) nominale. N'importe quel signal zéro viendra en déduction. Exemple : Un capteur affiche un signal zéro de -0.1 mV/V. La sensibilité du capteur est de 2 mV/V ; dans ce cas, le signal de sortie à la force (évaluée) nominale est de 1.9 mV/V. Une sensibilité de 2 mV/V est une valeur très commune pour les capteurs de force. Comme décrit ci-dessus, les capteurs de force à jauges de contrainte exigent une tension d’alimentation (délivrée par les amplificateurs de mesure). Une sensibilité de 2 mV/V signifie qu'un capteur de force produit un signal de sortie de 2 mV à charge nominale lorsqu’il est aliment en un volt. Avec une tension d'alimentation de 5 V, la tension de sortie correspondante sera donc de  10 mV. La tension de sortie d’un capteur de force peut être calculée ainsi :

 

U étant la tension de sortie, U0 la tension d'alimentation, C la sensibilité, F la force appliquée et Fnom la force (évaluée) nominale du capteur. Cette formule suppose que le signal zéro est parfaitement à zéro.

Le comportement du capteur est semblable quand la force varie, c.-à-d., que le capteur de l'exemple est chargé à la moitié (évaluée la) de sa force nominale pour obtenir 1 mV/V. Avec une tension d'alimentation de 5 V cela correspond à 5 mV.

The characteristic curves of three different force transducers with a sensitivity of 2 mV/V, however with different nominal (rated) forces. The smaller the nomina(rated) force, the steeper the characteristic curve in the graph; the force transducer is mor

La sensibilité (évaluée) nominale est spécifiée dans les fiches techniques. Cette sensibilité est valable pour tous les capteurs de force d'un même type et elle est donc donnée avec une tolérance, ainsi nommée  « tolérance de sensibilité ». Pour cette raison, chaque capteur de force HBM est délivré avec un certificat fabrication spécifiant la sensibilité exacte pour le capteur en question.

Conseil : Ajuster toujours l'amplificateur selon la spécification du certificat fabrication ou selon un certificat d’étalonnage existant de manière à pouvoir assurer une exactitude optimale de la mesure. Dans ce cas, la tolérance de sensibilité n'affecte pas le calcul d'erreur.

Le capteur peut également être piloté avec un module TEDS. E petit circuit contenant les caractéristiques exactes du certificat fabrication est installé dans le capteur, dans son câble ou sa connectique. Les amplificateurs soutenant ce dispositif peuvent indiquer ces données et les employer pour réaliser un réglage automatique de l’installation de mesure.

Rigidité ou raideur

La raideur d'un capteur est calculée à partir de la force (évaluée) nominale Fnom et de sa déflexion nominale ou déplacement nominal Snom.

 

La rigidité est principalement déterminée par le principe de conception du capteur et sa force (évaluée) nominale. Physiquement, elle correspond à une constante de ressort. La rigidité est cruciale pour le calcul de la fréquence de résonance d'un capteur.

 

Plage de température de stockage

Cette information de température de stockage définie la température à laquelle le capteur peut être stocké sans en altérer les caractéristiques.

Coefficient de température sur la sensibilité

Les capteurs construits sur le principe des jauges de contrainte démontrent seulement un minuscule changement de sensibilité lors d’une variation de la température. C'est dû au fait qu’à une même force, le module d’élasticité du matériau d’un élément de ressort diminue avec l'augmentation de la température entraînant une contrainte plus élevée et ainsi un plus grand signal de sortie. Le facteur de jauge des jauges de contrainte (la sensibilité), dépend aussi de la température.

Sur de nombreux capteurs de force, l’influence des changements de température sur la sensibilité est compensée la rendant ainsi très faible. Avec à la fois le fluage et le calcul d'erreur, il est essentiel que la valeur spécifique soit toujours liée à la valeur lue.

About TKC: The gradient of the characteristic curve varies if the temperature changes.

Coefficient de température sur le zéro

En plus de la sensibilité, le point zéro absolu varie légèrement selon la température. Le pont de Wheatstone compense en grande partie l'effet des différentes jauges de contrainte. L'erreur restante est expliquée par les tolérances qui ne peuvent pas être évitées. Cette petite erreur peut être encore réduite par un câblage approprié de sorte que les capteurs de force modernes aient une erreur restante inférieure à 0.05% /10°. Le coefficient de température sur le zéro doit toujours être rapporté à la force nominale, indépendamment de la  force mesurée. Pour cette raison, nous recommandons d'utiliser un capteur de force avec un TK0 particulièrement petit quand vous devez travailler sous des variations de températures importantes et/ou dans une plage partielle du capteur.

About TK0: Parallel shift of a force transducer's characteristic curve in the event of temperature variations.

Signal zéro

Le signal zéro est le signal de sortie du capteur de force avant son installation. Quand vous installez le capteur de force, le signal zéro peut changer à cause d’une pré-contraindre ou bien des masses induites par les accessoires de montage.

 

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