GDSLAB 센서 범위 민감도 입력과 A/D 변환 해상도 제어

GDSLAB 센서 범위 민감도 입력과 A/D 변환 해상도 제어

영신컨설턴트 (02) 529 8803 2017 12

 

 

시험준비

GDSLAB에서 센서의 민감도와 범위 (Full scale output, FSO)의 잘 못 입력으로 시험이 오류가 있는 경우가 많습니다. 시험 준비 시 구속압 cell pressure controller는 모터가 좌측에 있어 구속압을 가할 수 있게 하고 back pressure controller는 배수를 해야 함으로 모터가 우측에 있게 시작하고 변위는 압축인 경우 상하이동 범위의 상단에 인장인 경우 하단에 있어야 합니다.

 

해상도 Resolution : Analogue to Digital conversion

하중 압력과 변위는 2-15Vdc 전압이 공급되어 analog(milli volt dc)로 측정된다. 센서는 percentage of the full range output (FRO) of the transducer로 표현된다. 예 e.g. 0.05% FRO. 100mV는 압력에서 많이 사용하고 full range최대범위 입력은 아주 중요하다.

Analog신호를 digital로 integrated circuits (ICs) or “micro chips”로 12, 16, 24 bit로 전환 저장한다.

FRO of 100mV ranged over 2000kPa

12bit기기 212=4096 최대 2000KPa 일 때 2000/4096= 0.48kPa/bit 해상도

16bit기기 216=65,536 최대 2000KPa 일 때 2000/65000= 0.03kPa/bit 해상도

Representations of plotted outputs for a pressure transducer for (a) analogue output in mV, mV 측정 and (b) digital output in bits for 12 bit analogue-digital conversion. 숫자 형태로 측정

transducer full scale out은 압력센서 최대 1,000kPa 가할 때 analog output 100mV(위 그림)를 의미하고 센서 교정 sheet에 있습니다. Full scale out을 잘 모르면

  에서

Full scale output = load rating / sensitivity 

센서의 측정범위

12 bit A/D converter의 the Full Range Output (FRO)의 해상도는 1 / 212 (약1 / 4,000)이다. 아래표는 정확도가 0.1%이면 로드셀의 최대범위 1와 25kN의 해상도와 정확도이다.

Load cell range	Resolution of measurement assuming 12 bit A/D (1 in 4000)	Accuracy band assuming accuracy is 0.1% FRO
1kN	0.25N	1N
25kN	6.25N	25N

동적제어

하중과 변위를 제어하는 GDS 동적 제어 장치는 16bit로 측정 제어한다. 제어 주파수는 1회(1Hz)당 체널 당 10,000이다.

압력의 영점조정 방법

셀에 물을 채울 때 시료의 중앙에 물이 있을 때 간극수압 구속압(radial stress) 배압(back pressure)을 영으로 한다.

유효응력을 작게 하여 포화를 하거나 압밀시 wet-wet differential pressure transducer를 사용한다. cell pressures의 셀 속 물 체적이 back pressure controller의 시료 속 물 체적보다 커 포화 중 시료가 pressure controller의 속도에 따라 팽창 할 수 있다. 체적에 back pressure controller에 부착하여 back pressure에 따라 cell pressure controller를 제어한다.

wet wet pressure transducer의 연결

Advanced(A)와 Calibration(B)입력

1. pore pressure  (s/n 021243)

Calibration(B)입력   Pressure Transducer (kPa)

Calibration(B)입력   load cell Transducer (kPa) sensitivity = load rating/(supply voltage X sensitivity)

3. Axial Dispacment (Lvdt) (s/n 10d00673)

sensitivity: 0.0049742mm/mV

y = Mx + c

 M= 40mm/1024 = 20mm/512 = 0.0391

 

압력 검정 Budenberg Dead-weight Tester

Budenberg dead-weight tester showing stack of standard calibrating weights, oil-water change-over pot, and load cell calibrating frame (permission of DH-Budenberg Ltd).

Calibration of “slave” pressure controllers from a production batch by a “master” pressure controller calibrated by the Budenberg dead-weight tester.

GDS digital pressure controller 압력제어

microprocessor가 센서에서 측정한 압력 screw pump와 stepping motor로 제어한다.

Digital Pressure Controller closed loop feedback (from Menzies, 1988).

  

진동제어

변위제어 (Sine wave input waveform at 5Hz)	Measured reaction