零點(diǎn)相關(guān)測(cè)量的測(cè)量不確定度評(píng)估
在這些測(cè)量中,零點(diǎn)很重要。通常包括建筑物的長期測(cè)量和構(gòu)件的疲勞試驗(yàn)。這種類型的測(cè)量任務(wù)中零點(diǎn)如果發(fā)生變化,將產(chǎn)生一個(gè)額外的測(cè)量誤差。
被測(cè)對(duì)象的熱膨脹,應(yīng)變片的溫度響應(yīng)
被測(cè)材料具有熱膨脹系數(shù)。熱膨脹不會(huì)被測(cè)量,而只是作為溫度對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響量。測(cè)量柵絲還具有熱膨脹系數(shù)以及特定電阻的溫度系數(shù)。由于實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析只對(duì)加載引起的應(yīng)變感興趣,因此提供的應(yīng)變片適用于特定材料的熱膨脹。然而,所有這些溫度系數(shù)本身就是由溫度引起的變化量,因此不可能完全補(bǔ)償。無法完全補(bǔ)償?shù)钠?ΔƐ 可通過多項(xiàng)式進(jìn)行計(jì)算。由制造商將會(huì)在應(yīng)變片包裝標(biāo)明此多項(xiàng)式的系數(shù),并且每個(gè)批次之間會(huì)有差別。
這里采用 HBM LY-6/120 作為示例:
剩余偏差(表觀應(yīng)變)以 μm/m 為單位確定。對(duì)于30°C的溫度,產(chǎn)生的表觀應(yīng)變?yōu)?4.4μm/m。
如果環(huán)境溫度與參考溫度(20°C)的偏差較大,或者應(yīng)變片調(diào)整不當(dāng),則會(huì)出現(xiàn)更大的偏差。但可以通過計(jì)算(在線計(jì)算)消除。另一方面,該方程顯示出每開爾文溫差增加 0.3μm/m 的不確定性。在30°C的溫度下,多項(xiàng)式的不確定性為3μm/m。
校正計(jì)算僅需要材料的熱膨脹系數(shù)和環(huán)境溫度。
自熱
這是指應(yīng)變片在測(cè)量過程中,由供電導(dǎo)致的測(cè)量柵絲的溫度升高,熱輸出量方程如下::
對(duì)于均方根值 5 V 的橋路激勵(lì)電壓和120Ω 應(yīng)變片,產(chǎn)生的熱輸出為52 mW。對(duì)于涂了一層薄薄的粘合劑,測(cè)量柵絲長度為6 mm的應(yīng)變片能夠充分散發(fā)熱量。然而,應(yīng)變片和測(cè)量對(duì)象之間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)小的溫差,這將導(dǎo)致一個(gè)明顯的應(yīng)變(見上文):
如果應(yīng)變片溫度僅比材料溫度高一開爾文,則會(huì)產(chǎn)生 -11μm/m(鐵素體鋼)或-23μm/m(鋁)的表觀應(yīng)變。測(cè)量的不確定度可以通過一個(gè)簡單的實(shí)驗(yàn)粗略確定——在施加負(fù)載的情況下連接勵(lì)磁電壓。在溫度升高階段,測(cè)量值將略微漂移(零漂)。在熱補(bǔ)償過程中,測(cè)量值之間的最大差異大致對(duì)應(yīng)于最大預(yù)期偏差。
較低的激勵(lì)電壓產(chǎn)生的熱量更低(1 V只產(chǎn)生2 mW)。高電阻的應(yīng)變片在這方面具有優(yōu)勢(shì)。
對(duì)于導(dǎo)熱性差的部件(塑料等),當(dāng)使用非常小的應(yīng)變片時(shí),降低激勵(lì)電壓是必不可少的。在快速變化的溫度下工作時(shí),務(wù)必小心。