Claro e compreensível: Compensação de Temperatura de Aplicações de Ponte Trimestal de Strain Gauge

Essas influências de temperatura podem ser corrigidas usando pacotes de software projetados para aplicações de strain gauge, como catman Easy / AP da HBK. Daremos a você uma relação clara e compreensível entre a teoria e a prática da compensação de aplicações de temperatura de pontes trimestrais de strain gauge.

Os strain gauges da HBK são enviados com um datasheet, contendo todos os parâmetros relevantes para garantir a precisão da medição. O datasheet do strain gauge da HBK tem o seguinte layout e exibe os parâmetros para compensação em um gráfico e fórmula. Anotação: Neste exemplo, duas curvas são exibidas no datasheet. Uma curva representa a resposta térmica do strain gauge em si, enquanto a outra curva representa o comportamento térmico do medidor, incluindo cabos de 2 fios. 

Em alguns casos, o polinômio inclui outros contribuintes que influenciam o sinal de deformação se a temperatura mudar:

• Influência dos cabos ( ε _l ): Neste exemplo específico, a incerteza da medição e a influência dos cabos do strain gauge de 2 fios conectados à grade de medição também são adicionadas. Geralmente, a influência dos cabos também deve ser considerada, mas pode diferir entre os tipos de medidores e os fabricantes. Se você estiver usando nossa patenteada pela HBM de 3 ou 4 fios patenteada pela HBM compensa todas as resistências do cabo, mas, em alguns casos, há uma parte residual de 2 fios que não pode ser compensada automaticamente.
• Incerteza de medição ( ε _u ): A incerteza de medição é uma parte geral que deve ser considerada no cálculo total. Até mesmo o polinômio tem alguma dispersão que leva a essa parte da incerteza.

O polinômio adaptado é o seguinte:

Focando em nosso exemplo de aplicação, parece:

Vamos supor que a temperatura durante a medição de deformação seja constantemente 100 °C ( T = 100 °C ) e o comprimento dos cabos seja 10mm ( L = 10mm ). Esteja ciente de que o comprimento dos cabos pode variar. Olhando para o polinômio, ele demonstra que a deformação térmica tem um impacto significativo no resultado, pois é superior a 100 μm / m!

Para calcular a deformação de saída térmica, implante a temperatura e o comprimento das derivações no polinômio:

O resultado se ajusta muito bem ao polinômio exibido no datasheet. Ao considerar o polinômio, as influências mais significativas são levadas em consideração, ao passo que apenas cabos de 2 fios muito longos podem afetar o resultado adicionalmente. Visto que usamos a tecnologia de 3 e 4 fios que compensa o impacto da resistência do cabo, esta parte do cálculo não é relevante!

A sobreposição da deformação térmica na deformação medida agora fornece o valor de deformação corrigido, que leva em consideração apenas a deformação mecânica:

Os polinômios da maioria dos fabricantes são medidos com um fator de calibre fixo (ou fator k) de k = 2, enquanto os strain gauges estão subjacentes às variações dos fatores de calibre. Este efeito é visível principalmente em condições extremas, como altas e baixas temperaturas ou altas tensões. Para compensar as variações que podem influenciar a compensação de temperatura, o fator de medição impresso no datasheet deve ser considerado.

Portanto, multiplique o quociente dos fatores do medidor impressos no datasheet para corrigir a saída térmica que pode ser esperada com o strain gauge. Neste caso, temos os seguintes fatores de medição:

Claro, a correção de deformação térmica é aplicada apenas ao polinômio e não deve ser aplicada a fatores contribuintes adicionais como incerteza de medição ou a influência de derivações:

Nesse caso, temos dois fatores de calibre ( k _polinômio = 2,0 ek _{data_sheet} = 2,12). A correção de deformação térmica seria:

Neste caso de teste teórico, o coeficiente de temperatura do strain gauge corresponde perfeitamente ao material. No entanto, na prática, pode haver pequenos desvios entre o coeficiente de temperatura do material do substrato e o coeficiente de temperatura ao qual o strain gauge foi adaptado. Um ajuste aproximado para corrigir o valor de deformação medido é dado pela seguinte fórmula. Neste caso, assumimos que um medidor de deformação adaptado ao aço ferrítico (10,8 ppm / K) foi usado em um alumínio (23 ppm / K):

A diferença de temperatura deve ser calculada a partir da temperatura de referência e da temperatura durante o teste. A temperatura de referência é a temperatura à qual o datasheet do strain gauge se refere e para a qual os parâmetros foram medidos:

Isso levará ao seguinte fator de correção:

No capítulo 2 de , a correção de deformação foi realizada por meio do polinômio e do ajuste do fator de calibre. Isso é suficiente para a maioria dos testes experimentais. No entanto, o fator de calibração (fator k) adicional varia aproximadamente de forma linear com a temperatura em uma ampla faixa. Portanto, uma correção do fator de calibre pode ser considerada no sinal de deformação não corrigido (não deve ser considerada no polinômio, uma vez que a dependência do fator de calibre com a temperatura já está incluída no polinômio). O coeficiente de temperatura pode ser positivo ou negativo, dependendo do material da grade (Constantan ou CrNi (Modco)).

Para calcular facilmente o fator de medição ajustado pela temperatura, o datasheet HBK exibe o coeficiente de temperatura, bem como o fator de medição necessário ( k _{data_sheet} = 2,12).  Verifique primeiro se o comportamento linear é válido mesmo em temperaturas extremas. Neste caso, o coeficiente de temperatura do fator de medição é:

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