电子轴力计的工作原理及其误差分析

　　随着钢结构建筑的异军突起，高强度螺栓作为其主要连接部件，其检测的需求量迅猛增加。 以前高强度螺栓主要是用液压轴力计进行检测，现正逐步被电子轴力计所替代。下面以ZLJ-1型电子轴力计为例，对其工作原理及误差分析作一简单介绍。

　　一、电子轴力计的组成及其工作原理

　　1.电子轴力计的组成

　　电子轴力计主要由预拉力施加系统、传感器、信号及数据处理系统、显示和打印系统组成，如图1所示。

　　2.轴力施加系统

　　其主要由底座、连接框和7副专用检具组成，底座侧板和底板均采用厚度为25mm的45#钢板。 用扭矩扳手对被测螺栓施加扭矩时，为保证测力传感器的受力轴线与螺栓的受力轴线在同一条直线上，装配传感器及螺栓的检具均以底板平面为基准。 连接框和底板间的运行采用双轨结构。

　　3.信号转换系统

　　其主要由传感器和连接件组成，当螺栓受到轴力时，可将力转换成(0～15)mV电压信号送单片机进行处理。

　　4.放大模数转换系统

　　前置放大器采用高性能运放，为减少温度变化的影响，放大器的输入电阻和反馈电阻均采用温度系数小于5×10^-6的低温漂电阻，同时采用二阶低通滤波器，使输出信号更加平滑。 模数部分采用三次积分技术，模块的时钟频率为50Hz的整倍数，可以有效遏制工频干扰对模/数转换的影响。 传感器供桥电压采用二级稳压，保证了测量的稳定性和准确度。

　　二、误差来源分析

　　电子轴力计的误差来源主要包括以下5个方面：

　　1.传感器所引起的相对误差δ₁

　　电子轴力计所采用的传感器是主要误差来源之一，本仪器采用的传感器误差为0.3%，则

　　2.显示仪表所引起的相对误差δ₂

　　电子轴力计的显示仪表采用高精度仪表， 其模/数转换系统的相对误差最大不超过0.3×10^-3，则

　　3.安装偏差所引起的相对误差δ₃

　　考虑到最坏的安装情况，被测螺栓安装变化范围α=3°，安装偏差所引起的相对误差为1-cosα=1.4×10-3，则

　　5.电源电压稳定度所引起的相对误差δ₅

　　电源电压在规定条件下波动，可能会引起的示值变化为0.2e，已知e=0.05kN，有效测力范围为(50～500)kN，可得其最大相对误差为则

　　因上述误差来源互不相关，故可以采用方和根公式计算电子轴力计总的相对误差：

　　经过上述误差分析，可以认定此型号电子轴力计的准确度等级优于1级。

　　三、结束语