교량 및 기둥 계량 센서에 대한 횡력의 영향과 사용 시나리오의 차이
계량 시스템의 실제 작동에서 센서는 힘을 받는 표면에 수직인 축 계량 하중을 견딜 뿐만 아니라 수평 또는 경사 방향을 따라 측면 힘 간섭에 직면하는 경우도 많습니다. 비대상 하중인 측면 힘은 센서의 이상적인 힘 지지 상태를 방해하여 측정 정확도가 떨어지거나 하드웨어가 손상될 수도 있습니다. 구조 설계 및 힘 지지 원리의 본질적인 차이로 인해 브리지 유형 및 기둥 유형 계량 센서는 측면 힘 허용 오차 기능이 크게 다르며, 이는 애플리케이션 시나리오에서 고유한 경계를 직접 정의합니다. 이 기사에서는 측면 힘 충격 메커니즘으로 시작하여 두 센서의 반대 측면 힘 특성을 비교하고 응용 시나리오의 핵심 요구 사항 차이점을 체계적으로 분류합니다.
측면 힘은 계량 중에 수평, 경사 또는 비틀림 방향(센서의 축 힘 방향, 일반적으로 수직에서 벗어남)을 따라 센서의 탄성체에 작용하는 비대상 하중을 나타냅니다. 여기에는 주로 횡압력/당김, 전단력, 비틀림 토크의 세 가지 유형이 포함됩니다. 계량 시스템으로 측정할 대상은 아니지만 이 힘은 측정 오류를 일으키는 주요 간섭 원인입니다.
횡력은 적용 시나리오의 작동 모드 및 장비 상태와 밀접한 관련이 있습니다. 일반적인 시나리오는 세 가지 유형으로 분류할 수 있습니다.
-
작동 중 동적 간섭
- 예: 지게차가 배럴을 계량 플랫폼으로 이동할 때 배럴과 플랫폼 사이의 수평 충격으로 인해 횡력이 발생합니다. 로봇 팔이 계량을 위해 재료를 잡을 때 팔의 움직임에 따른 관성력이 경사진 측면 힘을 형성합니다. 컨베이어 벨트가 자재를 운반할 때 자재 변위로 인한 하중 편향이 측면 전단력으로 변환됩니다.
-
장비 설치 및 교정 오류
- 센서의 장착면이 수평이 아닌 경우(경사각이 있는 경우) 축방향 하중이 측면 성분으로 분해됩니다. 계량을 위해 여러 센서를 결합할 때 센서 간격이나 힘 지점의 편차로 인해 균일한 축 방향 하중 전달이 방해되어 비틀림 토크가 형성됩니다. 교정 중에 분동을 오프셋 배치하면 국부적인 측면 압력이 발생합니다.
-
환경 및 근무 조건에 미치는 영향
- 진동이 강한 작업장에서는 장비 작동으로 인한 주기적인 진동이 센서로 전달되어 횡방향 충격력을 형성합니다. 혼합 탱크 또는 반응 용기의 중량을 측정할 때 회전하는 내부 재료의 원심력이 측면 힘으로 변환됩니다. 강한 바람에 노출된 실외 계량 장비(예: 트럭 저울)는 바람 하중으로 인한 수평 측면 힘을 견뎌냅니다.
브리지형 및 기둥형 계량 센서의 구조적 설계는 횡력에 노출될 때 반응 메커니즘, 오류 발현 및 손상 위험에 상당한 차이를 나타냅니다. 이는 탄성체 구조, 스트레인 게이지 레이아웃, 성능 영향이라는 세 가지 차원에서 분석할 수 있습니다.
빔형 센서라고도 알려진 브리지형 계량 센서는 "I자형", "상자형" 또는 "이중 구멍" 탄성 빔의 핵심 구조를 특징으로 합니다. 빔은 양쪽의 고정 끝을 통해 계량 플랫폼/받침대에 연결되며, 스트레인 게이지는 중앙의 힘을 받는 영역에 부착됩니다. 이 구조의 측면 힘 허용 오차는 두 가지 핵심 이점에서 비롯됩니다.
-
구조적 강성의 방향적 적응탄성 빔의 횡단면 관성 모멘트는 축방향 관성 모멘트보다 훨씬 커서 횡단 강성이 매우 높습니다. 예를 들어, 정격 하중이 5t인 브리지형 센서는 축 하중의 30%~50%(즉, 1.5t~2.5t)의 횡방향 하중 저항을 갖습니다. 횡력이 작용할 때 탄성빔의 횡방향 변형은 0.005mm~0.01mm에 불과합니다. 이는 축방향 하중을 받는 경우의 0.1mm~0.15mm 변형보다 훨씬 작기 때문에 의도하지 않은 변형이 발생할 가능성이 낮습니다.
-
스트레인 게이지의 방향 분리스트레인 게이지는 탄성 빔의 상부 및 하부 표면에만 부착되며 민감한 그리드의 방향은 축 방향과 일치합니다. 이는 축 하중으로 인한 "인장-압축 변형"에만 민감합니다. 대조적으로, 측면 힘(예: 횡방향 전단, 비틀림 토크)에 의해 유발된 "전단 변형률" 또는 "굽힘 변형률"은 스트레인 게이지의 민감한 방향에 수직이므로 유효한 전기 신호로 변환될 수 없습니다. 따라서 브리지 유형 센서에 대한 횡력의 오류 영향은 일반적으로 0.1% FS(풀 스케일) 내에서 제어되며 일부 고정밀 모델은 이를 0.05% FS까지 줄일 수도 있습니다.
측면 힘이 브리지형 센서의 하중 저항 한계(일반적으로 축 하중의 50%)를 초과하면 탄성 빔이 영구적인 굽힘 변형을 겪을 수 있다는 점에 유의해야 합니다. 이는 센서 제로 드리프트가 증가하고(0.02% FS/°C 초과) 선형성이 감소하여 측정 정확도가 돌이킬 수 없이 손실되는 것으로 나타납니다.
기둥형 계량 센서의 탄성체는 원통형 또는 절두원추형 구조를 가지며, 스트레인 게이지는 원통 측면의 원주 방향을 따라 균일하게 부착됩니다(일반적으로 4개 또는 8개 조각, 풀 브리지 측정 회로 구성). 힘을 가하면 실린더의 축방향 압축을 통해 변형이 발생합니다. 이 구조의 핵심 결함은"축-횡 강성 균일성"- 원통형 탄성체의 축방향 단면과 횡방향 단면 사이의 관성 모멘트 차이가 작고, 횡방향 강성이 브리지형 센서의 1/3~1/5에 불과합니다. 따라서 측면 힘은 쉽게 탄성체의 되돌릴 수 없는 변형을 일으키며 다음과 같은 특정 영향을 미칩니다.
귀하의 메시지는 20-3,000 자 사이 여야합니다!