Verfahren und Vorrichtung zur Eichung von Messwandlern für Druck- und Kraftmessung
Eine allgemein bekannte und eingeführe Methode zur Darstellung der Linearität und der Hysterese von Messwandlern für Druck- und Kraftmessung besteht darin, dass z.B. Druckmesswandler in hydraulischen Gewichtsprüfständen montiert und durch Gewichtauflegen sukzessive über den ganzen Druckbereich geprüft werden, wobei das elektrische Signal in Funktion des aufgewendeten Druckes graphisch punktweise aufgetragen wird, und zwar bei aufsteigendem und absteigendem Druck. Der die Punke verbindende Linienzug zeigt dann auf diese Weise auch die Hysterese des Messwandlers an. Anstelle eines hydraulischen Messstandes wird oft ein pneumatischer verwendet, der mit einem Präzisionsmanometer versehen ist.
Ähnlich wird bei der Eichung von Kraftwandlem verfahren, indem dieselben auf einem Kraftmessprüfstand montiert und ebenfalls wieder stufenweise aufund absteigend durchgemessen und die Messpunkte entsprechend graphisch aufgetragen werden.
Dieses Vorgehen ist erfahrungsgemäss sehr zeitraubend und infolge von Übertragungsfehlem ungenau. Insbesondere eignet es sich nicht für Fabrikanten von Messwandlern, die verpflichtet sind, entsprechende Eichkurven zu ihren Geräten mitzuliefern.
Die Erfindung bezweckt, die geschilderten Nachteile möglichst auszusohalten. Sie betrifft demnach ein Verfahren zur Aufnahme von Eichkurven für Druckund Kraftmesswandler und ist dadurch gekennzeichnet, dass der zu eichende Messwandler zusammen mit einem Referenzwandler ein und demselben kontinuierlich veränderbaren Messdruck bzw. Messkraft ausgesetzt werden und das Signal des Referenzwandlers auf den einen Eingang und das Signal des zu eichenden Wandlers auf den anderen Eingang eines Koordinatenschreibers geleitet wird, und dass zur Aufnahme der Eichkurve der Messdruck bzw. die Messkraft vorerst kontinuierlich verstärkt und anschliessend vermin dertwird.
Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemässen Verfahrens; die Vorrichtung ist gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Erzeugen eines kontinuierlich veränderbaren, auf einen Referenzwandler und auf den zu eichenden Messwandler gleichzeitig einwirkenden Messdruckes bzw. Messkraft, sowie durch einen Koordinatenschreiber, auf dessen einen Eingang das Signal des Referenzwandlers und auf dessen anderen Eingang das Signal des zu eichenden Wandlers geleitet wird.
Die Erfindung ermöglicht in einem einzigen Messvorgang die Aufzeichnung eines aufsteigenden und absteigenden Kurvenzuges, aus dem die für die Eichung charakteristischen Merkmale direkt abgelesen werden können.
Das erfindungsgemässe Verfahren in einer Ausführungsform sowie eine Vorrichtung zu seiner Durohführung sind nachstehend-anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine übliche hydraulische Prüfeinrichtung mit eingebautem, zu prüfenden Messwandler,
Fig. 2 eine gebräuchliche Darstellungsart der mit einer Einrichtung nach Fig. 1 erhaltenen Messresultate,
Fig. 3 eine erfindungsgemässe Vorrichtung,
Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Zwei-Koordinatenschreibers, und
Fig. 5 eine nach dem erfindungsgemässen Verfahren erhaltene, stetig aufgezeichnete Eichkurve.
Die übliche Messeinrichtung nach Fig. 1 umfasst das Kontrollmanometer 1, den mit Öl gefüllten Pressenkörper 2, den Druckkolben 3 und auf demselben angeordnet das Messgewicht 4. Der zu eichende Messwandler 5 ist an das Druckölsystem angeschlossen und gibt sein elektrisches Signal über den Verstärker 6 an das Anzeigegerät 7 ab. Mit Handhebel 8 wird der Druck im Druckölsystem aufgebaut. Fig. 2 zeigt die übliche graphische Darstellung der einzelnen Messpunkte, welche später durch einen Linienzug verbunden wurden.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung nach Fig. 3 umfasst eine Pumpe 15 mit dem Druckraum 16, an welchem der Referenzwandler 17 und der zu eichende Messwandler 18 angeschlossen sind. Normalerweise geht das Ausgangssignal der beiden Messwandler über Verstärker 19 und von dort zu den ein zelnen Koordinaten-Eingängen 20 des Zwei-Koordinatenschreibers 21. Bild 4 zeigt ein einfaches Blocksohaltbild eines handelsüblichen Zwei-Koordinatenschreibers. Auf Bild 5 ist die Eichkurve gezeigt, die aus einer stetig aufgenommenen Linie mit auf- und absteigendem Ast besteht.
Das vorgeschlagene Verfahren gestattet ein rasches und zuverlässiges Aufnehmen der Eichkurve von Messwandlern, das sehr leicht automatisiert werden kann. Der Druckraum 16 der Pumpe 15 kann leicht so ausgebildet werden, dass eine grössere Zahl von zu eichenden Messwertwandlern angebaut werden kann, wobei z.B. nach jedem Hin- und Hergang des Druckkolbens mittels Mehrstellenschalter ein anderer Messwandler an den Eingang des Zwei-Koordinatenschreibers angeschlossen wird. Auf diese Weise können auf einem Blatt eine grössere Zahl von Messwert- wandlern aufgenommen werden.
Method and device for the calibration of transducers for pressure and force measurement
A well-known and established method for representing the linearity and the hysteresis of transducers for pressure and force measurement is that e.g. Pressure transducers are mounted in hydraulic weight test stands and tested successively over the entire pressure range by placing the weight on, with the electrical signal being graphically plotted point by point as a function of the pressure applied, with increasing and decreasing pressure. The line connecting the dots then also shows the hysteresis of the transducer in this way. Instead of a hydraulic measuring stand, a pneumatic one is often used, which is equipped with a precision manometer.
The procedure for calibrating force converters is similar, in that they are mounted on a force measuring test stand and again measured in steps up and down and the measurement points are plotted accordingly.
Experience has shown that this procedure is very time-consuming and inaccurate due to transmission errors. In particular, it is not suitable for manufacturers of instrument transformers who are obliged to supply corresponding calibration curves for their devices.
The aim of the invention is to avoid the described disadvantages as much as possible. Accordingly, it relates to a method for recording calibration curves for pressure and force transducers and is characterized in that the transducer to be calibrated together with a reference transducer are exposed to one and the same continuously variable measuring pressure or measuring force and the signal from the reference transducer is applied to one input and the signal from The transducer to be calibrated is routed to the other input of a coordinate recorder, and that in order to record the calibration curve the measuring pressure or the measuring force is initially continuously increased and then decreased.
The invention further relates to a device for carrying out the method according to the invention; The device is characterized by a device for generating a continuously variable measuring pressure or measuring force acting simultaneously on a reference transducer and on the transducer to be calibrated, as well as by a coordinate recorder, on one input of which the signal of the reference transducer and on whose other input the signal of the to be calibrated converter.
The invention enables an ascending and descending curve to be recorded in a single measuring process, from which the characteristics characteristic of the calibration can be read off directly.
The method according to the invention in one embodiment and a device for guiding it are explained in more detail below with reference to the drawing. Show it:
1 shows a conventional hydraulic test device with a built-in transducer to be tested,
FIG. 2 shows a common type of representation of the measurement results obtained with a device according to FIG. 1,
3 shows a device according to the invention,
4 shows a block diagram of a two-coordinate recorder, and
5 shows a continuously recorded calibration curve obtained according to the method according to the invention.
The usual measuring device according to FIG. 1 comprises the control manometer 1, the press body 2 filled with oil, the pressure piston 3 and the measuring weight 4 arranged on the same. The measuring transducer 5 to be calibrated is connected to the pressure oil system and outputs its electrical signal via the amplifier 6 the display device 7 from. The pressure in the pressure oil system is built up with hand lever 8. Fig. 2 shows the usual graphic representation of the individual measurement points, which were later connected by a line.
The device according to the invention according to FIG. 3 comprises a pump 15 with the pressure chamber 16 to which the reference transducer 17 and the measuring transducer 18 to be calibrated are connected. Normally the output signal of the two transducers goes via amplifier 19 and from there to the individual coordinate inputs 20 of the two-coordinate recorder 21. Figure 4 shows a simple block diagram of a commercially available two-coordinate recorder. Figure 5 shows the calibration curve, which consists of a continuously recorded line with an ascending and descending branch.
The proposed method allows the calibration curve to be recorded quickly and reliably by measuring transducers, which can be automated very easily. The pressure chamber 16 of the pump 15 can easily be designed in such a way that a larger number of transducers to be calibrated can be added, e.g. after each back and forth movement of the plunger, another measuring transducer is connected to the input of the two-coordinate recorder using a multi-position switch. In this way, a larger number of transducers can be recorded on one sheet.