ALAT BANTU ALAT UKUR BAB VI PENGUKURAN GAYA
ALAT BANTU & ALAT UKUR BAB VI PENGUKURAN GAYA Valerian Karlie Tjahjady 1844290035 Teknik Industri Malam
• Alat pengukur gaya seperti sel beban, proving ring, pengujian yang universal dan pengujian kompresi digunakan dalam sejumlah industri. PENDAHULUAN • Sebuah transduser sel beban adalah komponen utama dalam sejumlah industri jenis mesin berat. Pengujian laboratorium di industri konstruksi sangat bergantung pada tarikan yang akurat dan dapat di amati dan pengujian kekuatan tekan.
STANDAR INTERNASIONAL • Kilogram-force dan ton-force adalah satuan unit metrik lain yang biasa digunakan untuk pengukuran kekuatan. Kilogram-force adalah gaya yang dialami oleh massa satu kilogram akibat percepatan 9, 806 65 m / s 2. Percepatan 9, 806 65 m / s 2 itu dikenal sebagai akselerasi standar dan diperkenalkan untuk menentukan unit kekuatan yang independent dari percepatan karena gravitasi, namun kurang lebih sama dengan unit gravitasi. Ton-force adalah sama dengan seribu kekuatan kilogram, yang merupakan kekuatan yang sama yang dibutuhkan untuk mempercepat massa 1. 000 kilogram melalui percepatan standar (9, 806 65 m / s 2).
STANDAR UTAMA • Standar utama pengukuran gaya adalah standar kekuatan bobot matimesin. Ada beberapa jenis mesin ini. Dalam standar ini, gaya gravitasi yang bekerja pada satu set massa digunakan untuk menghasilkan kekuatan. Gaya F yang dihasilkan oleh massa M dipasang di kekuatan mesin standar di bawah percepatan gravitasi g diberikan oleh per samaan di samping • Faktor dalam braket persegi mengoreksi efek daya apung udara. Ρadan (ρM) adalah kepadatan udara dan massa masing-masing. Hal ini dapat dilihat dari persamaan di samping yang menentukan nilai yang akurat untuk percepatan karena F gravitasi (g).
STANDAR SEKUNDER (Lever atau Standar kekuatan mesin hidrolik) • Kekuatan kapasitas standar mesin yang lebih tinggi umumnya menggunakan hidrolik atau mekanik sistem tuas untuk meningkatkan gaya yang dihasilkan oleh satu set bobot mati. Mesin ini diklasifikasikan sebagai standar kekuatan sekunder karena mereka memerlukan kalibrasiterhadap standar primer. Biasanya jumlah sel beban secara parallel digunakan sebagai standar transfer. Pasukan setinggi 20 MN telah dihasilkan, menggunakan mesin ini. Skema dari kekuatan mesin hidrolik standar diberikan pada gambar di samping
STANDAR SEKUNDER (Cincin Pembuktian) • Sebuah cincin pembuktian adalah sebuah cincin yang terbuat dari baja paduan. Hubungan antara defleksi pusat cincin dan beban yang diterapkan pada suhu tertentu digunakan sebagai standar gaya. Dalam kualitas yang baik membuktikan cincin hubungan ini tetap tidak berubah untuk jangka waktu yang cukup lama jika cincin belum mengalami overloading, shock atau efek merusak lainnya. Sebuah pembuktian. Cincin dapat digunakan baik dalam kompresi atau mode tarik. Prinsip operasi cincin pembuktian diilustrasikan pada gambar di samping.
STANDAR SEKUNDER (Sel beban) • Sel-sel beban yang biasa digunakan dalam nomor untuk alat pengukur kekuatan, seperti mesin uji universal, jembatan timbang, kabel penguji, dll, mereka yang memiliki ketidakpastian yang diperlukan dan stabilitas untuk digunakan sebagai standar sekunder yang tersedia dari sejumlah produsen. Prinsip operasi sel beban diberikan pada bagian alat pengukuran gaya. Sel standar beban sekunder hingga 5 MN memiliki ketidakpastian relative ± 0, 05 persen dari skala penuh yang tersedia secara komersial.
STANDAR SEKUNDER (Kalibrator universal) • Kalibrator universal adalah sebuah alat yang sering digunakan untuk mentransfer kekuatan antara standar sekunder dan standar kerja atau transduser. Didalam alat dua perangkat (misalnya cincin pembuktian dan load cell) dapat diposisikan dimuat pada seri dengan gaya yang diterapkan.
ALAT PENGUKURAN GAYA
ALAT PENGUKURAN GAYA (Karakteristik dari alat pengukuran gaya) • Output karakteristik (kurva respon) dari pengukuran gaya transduser ditunjukkan pada gambar disamping. Dalam diagram output transduser melawan gaya diterapkan diplot sebagai gaya yang meningkat dari noluntuk dinilai kapasitasnya dan kembali ke nol. Sejumlah fitur signifikan pengukuran kekuatan transduser atau sistem diilustrasikan dalam diagram ini. Kurva respons transduser pengukuran gaya. Penyimpangan respon dari garis lurus diperbesar dalam diagram untuk tujuan kejelasan. Sebuah metode yang umum digunakan untuk mengkarakterisasi sistem pengukuran gaya adalah dengan menggunakan best-fit garis lurus lewat melalui nol.
Respon frekuensi ALAT PENGUKURAN GAYA (Karakteristik dari alat pengukuran gaya) Nilai kapasitas Kapasitas dinilai adalah kekuatan maksimum gaya transduser yang dirancang untuk mengukur. Non-linear Penyimpangan dari garis best-fit disebut sebagai non-linearitas dan biasanya deviasi terbesar diberikan dalam spesifikasi transducer. Hysteresis Perbedaan pembacaan keluaran antara peningkatan dan penurunan setiap gaya tertentu didefinisikan sebagai histeresis. Nilai terbesar dari hysteresis biasanya berada di tengah dalam sebuah sistem. Biasanya non-linearitas dan hysteresis digabungkan dalam satu angka. Creep and creep recovery Sebuah sistem pengukuran gaya biasanya membutuhkan waktu untuk menyesuaikan diri dengan perubahan gaya yang diterapkan. Hal ini dikenal sebagai creep dan biasanya didefinisikan sebagai perubahan. Respon frekuensi atau sistem transdeuser adalah kuantifikasi yang memiliki kemampuan untuk mengukur kekuatan yang bervariasi dalam waktu, yaitu kekuatan dinamis. Umur kelelahan sebagai jumlah total penuh siklus kekuatan yang dapat diterapkan sebelum ketidak pastian pengukuran diubah melampaui batas yang ditentukan. Pengaruh suhu Baik nol dan nilai output dari kekuatan transduser dipengaruhi oleh perubahan suhu. Koefisien suhu output nol kekuatan dankoefisien suhu sensitivitas adalah ukuran dari efek ini untuk diberikan transduser atau sistem jumlah pengaruh lain seperti kelembaban, tekanan, listrik, atau radio interferensi frekuensi mungkin memiliki efek yang sama dengan suhu dan harus diperhitungkan dalam desain sistem pengukuran gaya.
ALAT PENGUKURAN GAYA (Pengukur regangan beban sel) Prinsipoperasi Elemen elastis Tubuh logam deformasi pada penerapan a) Kompresi silinder 50 k. N sampai 50 MN kekuatan di atasnya. Sebuah gaya tarik diaplikasikan pada sebuah silinder b) Kompresi silinder (berongga) 10 k. N sampai 50 MN ditunjukkan pada gambar disamping ada c) Cincin Toroidal 1 k. N sampai 5 MN peningkatan dari panjang serta penurunan d) Ring 1 k. N 1 MN kecil dalam diameternya. Bila gaya yang e) S-beam (membungkuk atau geser) 200 N ke 50 k. N diberikan adalah kembalinya terhadap bentuk dimensi benda aslinya, menyatakan bahwa batas elastis material belum terlampaui. Prinsipoperasi f) Dua berakhir balok geser 20 k. N 2 MN g) Dua membungkuk balok (disederhanakan) 500 N ke 50 k. N h) Geser balok 1 k. N sampai 500 k. N i) Dua lentur balok 100 N ke 10 k. N j) Ketegangan silinder 50 k. N sampai 50 MN Elemen elastis
ALAT PENGUKURAN GAYA (Pengukur regangan beban sel) Resisten pengukur regangan Dalam resistansi pengukuran regangan listrik, perubahan perlawanan dari listrik konduktor yang timbul dari perubahan panjang dan penampang yang digunakan untuk mendeteksi ketegangan. Ketika strain gauge terikat pada substrat metalik, perubahan ketegangan dalam substrat akan tercermin sebagai perubahan resistansi pengukuran. Perubahan resistansi alat ukur (δR) berkaitan dengan perubahan dalam mengukur Panjang (δL) dengan faktor pengukur k: di mana R = resistansi gauge dan L = panjang gauge.
ALAT PENGUKURAN GAYA (Pengukur regangan beban sel) Foil strain gauge Gauge foil regangan adalah jenis yang paling umum digunakan dan sejumlah desain yang berbeda ditunjukkan pada gambar disamping. Gauge foil regangan dibangun dengan ikatan selembar tipis digulung logam foil, 2 -5 m tebal, di atas selembar dukungan dari 10 -30 p. M tebal dan foto-etching pola pengukuran jaringan termasuk tab terminal atau dengan memotong grid dari foil menggunakan meninggal akurat. Dalam foto-etsa, teknik produksi yang sama dengan yang digunakan dalam industri manufaktur sirkuit terpadu yang digunakan.
ALAT PENGUKURAN GAYA (Pengukur regangan beban sel) Pengukur regangan semikonduktor terdiri dari strip konduktor terbuat dari satu kristal P atau N-type silikon. Karena efek piezo-resistif dari bahan ini tinggi, konduktivitas listrik mereka sangat tergantung pada diterapkannya regangan. Faktor pengukuran regangan semikonduktor 100 -150 biasanya dibandingkan dengan 2 -4 itu dari kawat atau foil strain gauge. Jenis alat ukur yang banyak digunakan pada kekuatan transduser kecil, accelerometers dan sensor tekanan. Spesifikasi umum diberikan dalam di samping.
Kawat pengukur regangan ALAT PENGUKURAN GAYA (Pengukur regangan beban sel) Thin film pengukur regangan Kawat pengukur regangan terbuat dari berbagai bahan yang digunakan secara ekstensif untuk transduser suhu tinggi dan analisis stres. Kawat biasanya 20 -30 m dengan diameter dan dapat terikat pada substrat menggunakan bahan keramik. Bentuk 'bebas’ di mana Film tipis dari logam atau paduan yang disimpan pada elemen elastis kawat yang dilingkarkan disekitar pin yang terisolasi menggunakan radio sputtering frekuensi atau evaporasi termal teknik dan dipasang pada bagian elastis yang jarang fabrikasi tipis pengukur Film regangan. Indeks tersebut terisolasi dari digunakan. Kawat pengukur regangan adalah jenis asli substrat dengan pengendapan lapisan bahan isolasi seperti alumina. pengukur regangan perlawanan, meskipun saat ini Beberapa tahap penguapan dan sputtering dapat digunakan sehingga sudah banyak digantikan oleh lebih murahfoil atau beberapa lapisan material. Sejumlah film tipis transduser strain gauge jenis film tipis yang tersedia mencakup sampai 0, 1 N 100 N dalam bentuk konfigurasi balok tunggal atau ganda membungkuk.
ALAT PENGUKURAN GAYA (Pengukur regangan beban sel) Instrumentasi Perubahan resistensi dari strain gauge terdeteksi dengan memasukkan sebuah. Konfigurasi dalam Wheatstone bridge seperti ditunjukkan pada gambar disamping. Untuk memaksimalkan respon dari satu sel beban atau lebih regangan pengukur selaras dengan strain melintang terhubung dalam lengan jembatan. Konfigurasi ini juga meminimalkan efek pengaruh jumlah seperti suhu yang bertindak sama pada semua alat pengukur. Resistensi Perubahan terdeteksi dengan mengukur tegangan diferensial melintasi jembatan.
ALAT PENGUKURAN GAYA (Pengukur regangan beban sel) Instrumentasi Perubahan resistensi dari strain gauge terdeteksi dengan memasukkan sebuah. Konfigurasi dalam Wheatstone bridge seperti ditunjukkan pada Gambar 1. Untuk Gambar 1 memaksimalkan respon dari satu sel beban atau lebih regangan pengukur selaras dengan strain melintang terhubung dalam lengan jembatan. Konfigurasi ini juga meminimalkan efek pengaruh jumlah seperti suhu yang bertindak sama pada semua alat pengukur. Resistensi Perubahan terdeteksi dengan mengukur tegangan diferensial melintasi jembatan. Output tegangan sebanding dengan produk regangan dan tegangan eksitasi. Output dari jembatan biasanya dinilai untuk 2 m. V / V (2 milivolt output per 2 volt diterapkan), tetapi hal ini dapat berkisar dari 1 m. V / V sampai 4 m. V / V. Untuk mewujudkan kemampuan penuh dari pengukuran regangan sel beban, beberapa koreksi dan komponen kompensasi yang dibutuhkan. Sebuah pemaduan diagram sirkuit komponen ini seperti yang digunakan dalam sel beban komersial diberikan Gambar 2
ALAT PENGUKURAN GAYA (Pengukur regangan beban sel) Sel beban hidrolik Dalam sel beban hidrolik (Gambar. 6. 11) rongga sel beban diisi dengan cairan (biasanya minyak) dan diberikan tekanan pra-beban. Penerapan gaya kememuat anggota meningkatkan tekanan fluida, yang diukur dengan tekanan transduser. Sel beban hidrolik secara inheren sangat kaku, pembelokkan hanya sekitar 0, 05 mm dalam kondisi kekuatan penuh. Kapasitas hingga 5 MN yang tersedia, meskipun sebagian besar perangkat berada dalam kisaran 500 N 200 k. N. Tekanan pengukur dapat dipasang beberapa meter dari sel beban dengan menggunakan selang cairan khusus.
ALAT PENGUKURAN GAYA (Pengukur regangan beban sel) Kapasitif sel beban Dalam sel beban kapasitif sensor kapasitansi digunakan untuk mendeteksi perpindahan dari elemen elastis. Sebuah pelat kapasitor paralel digunakan dalam banyak kasus. dalam beberapakasus perubahan panjang dari musim semi sebagai kekuatan diterapkan Pneumatic load cell Prinsip operasi dari sel beban pneumatik mirip dengan beban sel hidrolik. Gaya yang diterapkan ke satu sisi piston atau diafragma fleksibel materi skor seimbang dengan tekanan pneumatik diterapkan di sisi lain. Itu menangkal tekanan sebanding dengan gaya dan ditampilkan pada panggil tekanan. Perangkat elastis 'Beban kolom', silinder logam mengalami kekuatan bersama porosnya, adalah perangkat elastis sederhana yang digunakan untuk mengukur kekuatan. Cincin pembuktian dijelaskan sebelumnya secara fungsional sangat mirip kecuali bahwa unsur adalah sebuah cincin melingkar, dan deformasi biasanya diukur didiameter dalam. Transduser ini memiliki keuntungan menjadi sederhana dan kuat, tetapi yang utama kelemahan adalah efek yang kuat pada suhuoutput. Metode tersebut digunakan dalam memantau kekuatan dalam membangun dan aplikasi sejenis lainnya. digunakan untuk mengubahkesenjangan antara pelat, sehingga menghasilkan perubahan kapasitansi. Pengukur regangan optic Dalam Optical strain gauge, perubahan panjang serat optik digunakan untuk mendeteksi ketegangan. Deformasi dari anggota pasukan-bantalan elastis dengan optical strain gauge terikat akan mengakibatkan perubahan panjang dalam serat optik. Jika dua pengukur regangan optik mengalami tingkat ketegangan yang berbeda diberi makan dengancahaya monokromatik maka perbedaan fasa antara dua balok yang muncul dari alat pengukur, dalam jumlah setengah panjang gelombang, adalah ukuran yang diterapkan kekuatan. Keuntungan dari strain gauge optik adalah bahwa mereka kebal terhadap gangguan oleh medan listrik dan elektromagnetik.
ALAT PENGUKURAN GAYA (Pengukur regangan beban sel) Transduser maknetik Yang paling dikenal jenis magnetik transduser load cell adalah sel Pressductor dikembangkan oleh ASEA Swedia. Dalam hal ini transduser perubahan permeabilitas terjadi di inti magnetik karena kekuatan diterapkan digunakan. Prinsipdari Pressductor ditunjukkan pada Gambar 1 Selembar persegi transformator besi magnet sepanjang satu diagonal. Itu bahan yang magnetis isotropik magnetik fluks kepadatan vektor (B) adalah sejajar dengan vector medan magnet (H) dan horizontal dan vertikal Komponen BV = BH. Ketika pasukan vertikal anisotropi disebabkan oleh efek magneto-elastis mengurangi permeabilitas dalam arah Pasukan dan BV ≤ BH. The Pressductor transducer terdiri dari inti besi yang dilaminasi dengan dua gulungan tegak lurus seperti ditunjukkan pada Gambar 2. Arus bolak melalui gulungan primer set up medan magnet bolak dalam inti. Gambar 2
Piezoelectric transduser ALAT PENGUKURAN GAYA (Pengukur regangan beban sel) Vibrating string transduser Ketika beberapa jenis bahan kristal dikenakan kekuatan, sebuah listrik menagih sebanding dengan laju perubahan gaya yang dihasilkan pada permukaan kristal. Sebuah biaya amplifier digunakan untuk mengintegrasikan muatan listrik ke memberikan sinyal yang sebanding dengan gaya yang diberikan. Transduser piezoelektrik awal digunakan secara alami tumbuh kuarsa tapi hari ini sebagian besar kuarsa buatan digunakan. Alat ini sering dikenal String bergetar atau kawat (S) ditempatkan dalam celah udara dari dua magnet sebagai kekuatan kuarsa transduser. Sebuah kristal piezoelektrik permanen, dan masing-masing terhubung ke sebuah osilator elektronik sirkuit, yang menjadi sensor aktif tidak memerlukan pasokan listrik. Juga menyebabkan string bergetar pada frekuensi alaminya (f 0). Senar dimuat melalui deformasi kristal yang sangat kecil memberi mereka baik respon massa referensi (M), dan ketika kekuatan yang tidak diketahui (F) yang diterapkan frekuensi tinggi. pada koneksi beban melalui string pada sudut tertentu (α), string kiri (S 1) akan terkena tensional meningkat kekuatan, yang meningkatkan frekuensi alami (f 1) string Variabel linear diferensial transduser (LVDT) itu, sedangkan string lain (S 2) akan menurunkan frekuensi alaminya (f 2), karena Linear variabel transducer (LVDT) diferensial pada dasarnya adalah penurunan kekuatan tensional. Perbedaan antara dua frekuensi (δf) = (f 1 - f 2) dengan sebuah transformator yang menyediakan arus bolak-balik (AC) demikian sebanding dengan gaya yang diberikan (F). Senar yang terhubung ke tegangan output sebagai fungsi dari perpindahan dari inti magnetik. elektronik sirkuit, yang mengubah perbedaan frekuensi (δf) ke kereta pulsa. A LVDT terkadang digunakan dalam load cell untuk mengukur langsung kekuatan membaca dicapai dengan sampling kereta pulsa di counter pulsa perpindahan elemen elastis dari pada menggunakan pengukur selama waktu yang telah ditentukan. regangan. Kurangnya gesekan dan massa rendah dan hasil inti resolusi yang tinggi dan hysteresis rendah, membuat perangkat ini ideal untuk pengukuran dinamis aplikasi.
Konsep-konsep umum yang paling penting Calibration of Force Standards and Test Instruments yang berkaitan dengan kalibrasi standar kekuatan dan alat ukur yang dibahas dalam bagian ini. Prinsip-prinsip dasar kalibrasi yang sama untuk standar berlaku serta instrumen tes sebagai kedua jenis mengandalkan prinsip yang sama operasi dibahas sebelumnya dalam bab. Perbedaan yang signifikan (Pertimbangan umum) adalah dalam hal ketidakpastian, referensi standar yang perbandingan dilakukan, selang kalibrasi ulang dan referensi kondisi, suhu sangat ambient. General considerations
Uji rasio ketidakpastian (TUR) Calibration of Force Standards and Test Instruments Ketidakpastian uji rasio yang dibutuhkan untuk standar tertentu atau instrument adalah kriteria penting untuk dipertimbangkan sebelum kalibrasi dilakukan. Ketidakpastian untuk primer, standar skunder atau (Pertimbangan umum) bekerja biasanya dikutip pada 95 persen tingkat keyakinan atau faktor Standard refrensi termasuk standar tingkat yang lebih tinggi yang harus digunakan cakupan k = 2. ketidakpastian gabungan dari sistem tenaga kalibrasi setidaknya tiga kali lebih kecil dari standar ketidakpastian yang diperlukan String bergetar atau kawat (S) ditempatkan dalam celah udara dari dua magnet permanen, dan masing-masing terhubung ke sebuah osilator elektronik sirkuit, yang menyebabkan string bergetar pada frekuensi alaminya (f 0). Senar dimuat melalui atau instrumen bawah kalibrasi. Kondisi refrensi massa referensi (M), dan ketika kekuatan yang tidak diketahui (F) yang diterapkan Karena semua transduser gaya tergantung suhu, kalibrasi kekuatan pada koneksi beban melalui string pada sudut tertentu (α), string kiri (S 1) akan standar yang dilakukan di laboratorium dengan suhu terkontrol dan terkena tensional meningkat kekuatan, yang meningkatkan frekuensi alami (f 1) string itu, sedangkan string lain (S 2) akan menurunkan frekuensi alaminya (f 2), karena penurunan kekuatan tensional. Perbedaan antara dua frekuensi (δf) = (f 1 - f 2) dengan demikian sebanding dengan gaya yang diberikan (F). Senar yang terhubung ke elektronik sirkuit, yang mengubah perbedaan frekuensi (δf) ke kereta pulsa. A kelembaban kondisi. Suhu acuan kalibrasi pengukuran gaya standar adalah baik 23 ° C atau 25 ° C. Rentang kalibrasi Kisaran kalibrasi harus dipertimbangkan dengan cermat. Sebuah gaya transduser adalah biasanya dikalibrasi di seluruh rentang total dalam langsung kekuatan membaca dicapai dengan sampling kereta pulsa di counter pulsa ketegangan atau kompresi setidaknya pada sepuluh langkah. Untuk selama waktu yang telah ditentukan. mendeteksi efek histeresis, meningkatkan kekuatan serta penurunan kekerasan digunakan. Biasanya kalibrasi selama rentang 20 persen menjadi 100 persen dari nilai output lebih penting.
Calibration of Force Standards and Test Instruments (Pertimbangan umum) Lingkup kalibrasi Kalibrasi ulang interval Interval antara kalibrasi standar kekuatan atau instrumen tergantung pada jenis transduser, spesifikasi ketidakpastian dan frekuensi penggunaan. Itu spesifikasi produsen untuk perangkat, terutama spesifikasi untuk stabilitas jangka panjang, adalah titik awal yang baik untuk penentuan Interval kalibrasi ulang. Dalam kebanyakan kalibrasi laboratorium standar sekunder membuktikan cincin diberi tiga tahun Interval kalibrasi ulang. Sebuah sistem pengukuran gaya umumnya terdiri dari kekuatan transduser, alat Load cells Strain Resistance gauge, bagaimanapun, memerlukan interval penunjuk, kabel terkait dan pasokan listrik. Kalibrasi seluruh sistem adalah solusi yang lebih pendek karena penyimpangan yang menjadi sebuah terbaik. Namun, hal ini tidak selalu praktis, di mana transduser dan instrumentasi karakteistik. Umumnya ini dikalibrasi setiap tahun atau bahkan lebih dikalibrasi secara terpisah dengan standar. pendek di interval. Hal ini dimungkinkan untuk menentukan perkiraan selang kalibrasi ulang setelah In situ atau kalibrasi laboratorium Kekuatan tingkat standar menengah dan harus selalu dikalibrasi dalam laboratorium yang memiliki suhu dan kelembaban kontrol. Dalam situasi industri, apakah akan mengkalibrasi sistem pengukuran gaya di laboratorium atau di lapangan adalah tergantung pada sejumlah faktor. Institut kalibrasi sangat sering mengharuskan oleh alasan biaya, untuk menghindari mengganggu instrumen atau untuk pengkalibrasian yangtepat dalam kondisi penggunaan. ditemukan dicatat dalam beberapa kalibrasi, jika data kalibrasi Laporan kalibrasi. Jika nilai-nilai kalibrasi berubah secara signifikan pada setiap kalibrasi, maka interval mungkin terlalu panjang. Di sisi lain jika tidak ada cukup perubahan nilai-nilai kalibrasi, interval mungkin terlalu pendek. Spesifik rekomendasi berkenaan dengan standar kerja yang diberikan dalam bagian berikutnya.
Calibration of Force Standards and Test Instruments (Calibration of working standard force proving devices ) Standar dokumenter Ada sejumlah standar internasional dan nasional yang berlaku untuk kalibrasi standar kerja gaya membuktikan perangkat (misalnya membuktikan cincin dan beban sel) Temperatur referensi Kalibrasi ini dilakukan dalam lingkungan dengan suhu sekitar dari 18 ° C hingga 28°C stabil untuk ± 1 ° C. Kebanyakan laboratorium menggunakan suhu 23 ° C ± 1 ° C. Waktu yang diperbolehkan untuk perangkat di bawah kalibrasi untuk mencapai pemerataan suhu dengan ambien. Tes awal Ini adalah praktek umumsebelum melaksanakan beberapa tes awalusaha kalibrasi alat pembuktian. Tes yang paling umum adalah overload, digunakan untuk kalibrasi mesin pengujian material dan kekuatan lain sistem yangmetode penerapan kekuatan dan pengaruh variasi pasokan tegangan pengukuran. pada output dari perangkat. Dua standar yang banyak digunakan adalah: (a) Standar internasional ISO 376. (b) American Society for Testing dan Material standar ASTM E 74. Standar refrensi Jumlah beban uji Setidaknya 30 aplikasi beban yang diperlukan untuk kalibrasi dan ini setidaknya sepuluh harus berada pada beban yang berbeda. Itu adalah beban yang diterapkan pada sepuluh uji beda poin, tiga kali, selama rentang penuh dari perangkat menimbulkan total 30 aplikasi. Biasanya Standar kerja perangkat (cincin pembuktian dan sel beban) yang dikalibrasi terhadap instrumen bawah kalibrasi diputar simetris pada porosnya ke posisi standar sekunder cincin pembuktian, beban sel atau jenis gaya hidrolik atau tuas merata pada 360 ° lingkaran pada interval 120 ° atau 180 °. standar tergantung pada kapasitas ukur. Rasio ketidakpastian uji harus dipertahankan minimal 1: 3.
Calibration of Force Standards and Test Instruments (Calibration of working standard force proving devices ) Preload Persamaan kalibrasi Defleksi cincin pembuktian atau membaca ditunjukkan oleh sel beban untuk masing-masing beban kalibrasi dihitung dari persamaan berikut: d. L = RL – (R 01 + R 02)/2 (6. 3) dimana : Preloading ini dilakukan untuk membentuk pola histeresis dan sangat diperlukan jika perangkat telah keluar d. L = nol dikoreksi defleksi atau membaca perangkat untuk beban kalibrasi dari penggunaan untuk beberapa waktu atau jika modus loading berubah dari kompresi ketegangan dalam L kasus dual mode perangkat. Perangkat ini tunduk pada kekuatan maksimum tiga kali sebelum kalibrasi run dimulai. Preload dipertahankan untuk jangka waktu 1 sampai 1, 5 menit. Beban bertahap Setelah preloading, beban kalibrasi diterapkan mulai dari beban nol dan meningkat dengan beban tertinggi. Apakah akan kembali ke nol beban setelah masing-masing beban kalibrasi ditentukan berdasarkan stabilitas pembacaan nol beban dan kehadiran merayap beban harus dilakukan setelah aplikasi tidak lebih dari lima beban kalibrasi berturut-turut. Urutan loading diulang beberapa kali (biasanya dua atau tiga kali). Sebelum setiap ulangi posisi perangkat dalam mesin kalibrasi berubah. kompresi A perangkat diputar pada porosnya RL = diukur defleksi atau membaca pada beban L R 01 = nol membaca sebelum penerapan beban L R 02 = nol membaca setelah penerapan beban L. Persamaan kedua derajat polinomial seperti yang diberikan di bawah ini umumnya dipasang pada beban dan nilai yang diperoleh dari kalibrasi: d. L= A + BL + CL 2 dengan sepertiga atau satu-setengah putaran (120 o atau 180 o), menjaga sumbu beban yang sama saat berada di kalibrasi tarik batang kopling diputar sepertiga atau setengah berbelok bergeser dan menyetel kembali setiap fleksibel konektor. terlihat di bawah beban. Namun, untuk sampel perangkat Perilaku memadai kembali ke nol Bentuk lain dan metode pas, termasuk polinomial tingkat yang lebih tinggi terutama untuk perangkat resolusi tinggi juga digunakan.
Suhu koreksi Mekanik force measuring instrument memerlukan koreksi suhu bila digunakan Calibration of Force Standards and Test Instruments (Calibration of working standard force proving devices ) pada suhu selain suhu kalibrasi. Itu koreksi dilakukan dengan menggunakan persamaan berikut: d. Lt= d. L 0 [1 + k(t – t 0)] (6. 9) dimana : DLT = defleksi untuk beban L dikoreksi ke suhu t Ketidaktentuan d. L 0 = defleksi untuk beban L pada kalibrasi suhu t 0 Ketidakpastian (U) dihitung dari persamaan berikut: U = 2. 4 s dimana s adalah standar deviasi dari residual, perbedaan yaitu antara pengukuran defleksi (d. L) dan nilai-nilai yang berhubungan diperoleh dari kalibrasi fit persamaan (DFL). Residual (r. L) dihitung dari persamaan: r. L= d. L– d. FL(6. 6) dan standar deviasi dari n residual dari persamaan: k = koefisien suhu instrumen. Menurut ASTM E 74 faktor 2. 4 telah ditentukan secara empiris dari analisis sejumlah besar kekuatan mengukur kalibrasi perangkat dan berisi sekitar 99 persen dari residu untuk persegi. digunakan. Dalam kasus ini transduser yang terbuat dari bahan lain dari baja atau Jumlah kuadrat residu = 10, 46 div 2. Untuk instrumen yang memiliki kekuatan transduser yang terbuat dari baja dengan tidak lebih dari 7 persen per elemen paduan, nilai k = 0. 000 27 / ° C dapat memiliki output listrik, koefisien temperatur ditentukan secara eksperimen dan / atau herus menggunakan yang telah disediakan oleh produsen Gaya sesuai Rata-rata gaya per defleksi = 0, 36 N / div. dengan defleksi dikoreksi dan di kalibrasi diperoleh suhu dari persamaan kalibrasi. Standar deviasi = 2. 93 div. Contoh diberikan di bawah ini: Deviasi standar dalam Newton = 1. 05 N Contoh : Ketidakpastian persen dari kapasitas = 0, 53 persen Bahan transduser: baja dengan elemen paduan kurang dari 7 persen Persamaan fit: defleksi (d. L) = 0, 08 + 1, 04 × 0, 04 × L + L 2 (6. 8) Suhu kekuatan membuktikan instrumen: 25 ° C Batas bawah pemuatan untuk digunakan sebagai AA kelas (lihat bagian 6. 6. 2. 11) perangkat ini 2000 × 1, 05 = 2100 N = 2, 1 k. N Suhu kalibrasi: 23 ° C Defleksi diamati pada 25 ° C: 751, 4 divisi Menggunakan persamaan (6. 9) defleksi dikoreksi menjadi 23 ° C (d. L 0) diperoleh:
Interval kalibrasi ulang Calibration of Force Standards and Test Instruments ASTM E 74 merekomendasikan selang dua tahun untuk tenaga mekanik alat ukur seperti cincin pembuktian, kotak Amsler, cincin atau loop dengan dial indikator (Calibration of working standard force proving devices ) atau skala optik. Alat pengukur gaya listrik seperti regangan diukur sel beban, cincin atau loop dengan transformer diferensial, sensor keengganan variabel dan beban sel piezoelektrik harus dikalibrasi ulang satu tahun setelah kalibrasi Kelas alat pertama mereka dan kemudian pada interval tidak melebihi dua tahun ASTM E 74 mendefinisikan dua kelas alat, Kelas AA dan Kelas AA ditetapkan untuk perangkat yang digunakan sebagai standar sekunder. Ketidakpastian alat ini sebagaimana ditentukan di atas tidak boleh melebihi 0, 05 persen beban. Batas beban yang lebih rendah dari alat yang 2000 kali ketidakpastian dalam unit kekuatan, misalnya jika alat memiliki ketidakpastian 20 N dihitung dari Persamaan (6. 5), maka batas beban yang lebih rendah untuk digunakan sebagai perangkat kelas AA adalah 20 × 2000 = 24 000 N. Atas dasar ini, ketidakpastian perangkat untuk beban yang lebih besar dari 24 000 N akan kurang dari 0, 05 persen. Perangkat kelas A harus memiliki ketidakpastian kurang dari 0, 25 persen. Itu batas beban yang lebih rendah dari instrumen ini diberikan oleh 400 kali ketidakpastian Perangkat beban terbatas Cincin elastis atau perangkat lain dengan dial indikator untuk merasakan defleksi diklasifikasikan sebagai perangkat beban terbatas sebagai besaran lokal yang non-linearities diperkenalkan oleh indikator. Perangkat ini harus digunakan hanya untuk mengkalibrasi beban dan interpolasi dari nilai atau penggunaan kurva teknik tidak direkomendasikan. memberikan perubahan defleksi antara kalibrasi terbaru dan orang-orang dari kalibrasi sebelumnya tidak melebihi 0, 1 persen dari beban penuh. Alat harus dikalibrasi ulang setelah perbaikan atau jika telah mengalami untuk kelebihan beban lebih tinggi dari kelebihan tes.
Calibration of Force Standards and Test Instruments (Verifikasi tarik dan pengujian mesin tekan ) Suhu pemerataan Sebuah jangka waktu yang cukup diperbolehkan untuk gaya membuktikan perangkat untuk mencapai suhu kesetimbangan dengan ambien. Suhu gaya membuktikan Perangkat harus tetap stabil untuk suhu ± 2 ° C selama setiap kalibrasi. itu adalah praktik yang baik untuk melampirkan termokopel atau termometer untuk mengukur suhu dan efek suhu koreksi. Standar documenter Penyejuk dari mesin uji Sejumlah standar memberikan prosedur untuk verifikasi mesin uji material dan sistem pengukuran kekuatan lain. Dua standar yang sering digunakan adalah: (a) Standar internasional ISO 7500 -1. (b) American Society for Testing dan Material standar ASTM E 4. Standar refrensi Mesin uji dikondisikan dengan menerapkan gaya maksimum tiga kali dengan membuktikan kekuatan perangkat ditempatkan pada posisi. Penerapan pengujian gaya Umumnya tiga seri pengukuran dengan kekuatan meningkat diambil Sedikitnya lima kekuatan uji antara 20 persen dan 100 persen dari setiap Sel beban atau cincin pembuktian adalah perangkat yang paling umum digunakan untuk verifikasi rentang waktu. Jika diperlukan untuk memverifikasi bawah 20 persen dari mesin pengujian tarik atau tekan. Dalam beberapa kasus jika kapasitas maksimum mesin uji relatif jangkauan, maka Pasukan tes pada 10, 5, 2, 1, 0, 5, 0, 2 dan 0, 1 persen rendah, adalah mungkin untuk menggunakan bobotyang diketahui nilai dan ketidakpastian. Gaya membuktikan alat harus memenuhi persyaratan ISO 376 dan harus sama atau lebih baik dari kelas yang pengujian mesin harus dikalibrasi. Jika bobot mati yang digunakan maka ketidakpastian relatif dari gaya yang dihasilkan oleh bobot tersebut harus kurang dari 0, 1 persen. dari skala ke dan termasuk batas bawah kalibrasi diterapkan. Batas bawah dari kalibrasi ditentukan sebagai berikut:
Calibration of Force Standards and Test Instruments Dimana : (Verifikasi tarik dan pengujian mesin tekan ) dengan meningkatnya kekuatan uji Analisis data Aritmetik dari nilai yang diperoleh untuk setiap seri pengukuran dihitung. Akurasi relatif dan F = nilai kekuatan yang ditunjukkan oleh gaya membuktikan perangkat F = mean aritmetik dari beberapa nilai dari F Fi = gaya yang ditunjukkan oleh indikator kekuatan mesin uji dengan pengulangan relatif gaya mengukur mesin dihitung dari data tersebut. meningkatnya uji kekuatan Parameter penilaian F 'i = gaya yang ditunjukkan oleh indikator mesin uji dengan penurunan Parameter penilaian pengujian mesin yang seperti yang diberikan pada Tabel 6. 6 Parameter untuk penilaian pengujian mesin kekuatan uji Fmax. = Nilai tertinggi Fi untuk gaya diskrit yang sama Fmin. = Nilai terendah dari Fi untuk gaya diskrit yang sama Fi 0 = indikasi sisa indikator dari mesin uji FN = kapasitas maksimum rentang pengukuran dari mesin uji. r = resolusi indikator kekuatan mesin uji.
Calibration of Force Standards and Test Instruments Tabel 6. 8 Kalibrasi mesin uji materi - analisis data (Verifikasi tarik dan pengujian mesin tekan ) Kelas jangkauan mesin uji ISO 7500 -1 mengklasifikasikan mesin uji kekuatan menjadi empat kelas seperti yang diberikan dalam Tabel 6. 9 Relatif kesalahan nol Tabel 6. 7. Akurasi relatif - 2 persen Relatif pengulangan - 0, 7 persen Relatif nol kesalahan - 0, 2 persen Resolusi relatif - 0, 1 persen (Direproduksi dari ISO 7500 -1: 1999 dengan izin dari International Organization Standardisasi) Data verifikasi mesin uji tarik kapasitas 100 k. N diberikan pada Tabel 6. 8 dan 6. 9. Menggunakan definisi yang diberikan dalam Tabel 6. 6, resolusi relatif ini rentang dihitung sebagai berikut: 165 Relatif reversibilitas ditemukan 1, 2 persen meskipun tidak tercatat dalam Tabel 6. 8. Dari data tersebut 20 k. N-100 k. N berbagai mesin dapat diklasifikasikan sebagai milik kelas 2. Dalam rentang 20 k. N-100 k. N mesin uji memiliki karakteristik sebagai berikut:
Calibration of Force Standards and Test Instruments (Verifikasi tarik dan pengujian mesin tekan ) Verifikasi ulang Interval verifikasi ulang dari mesin uji kekuatan tergantung pada jenis mesin, tingkat pemeliharaan dan jumlah penggunaan. Sebuah mesin harus diverifikasi pada interval tidak lebih dari 12 bulan. Sebuah mesin yang telah dipindahkan atau telah mengalami perbaikan besar harus diverifikasi ulang.
- Slides: 33