基于正交设计的土压力传感器匹配误差分析.pdfVIP

50 传感器与微系统 (TransducerandMicrosystemTechnologies) 2011年 第30卷 第 3期 基于正交设计 的土压力传感器匹配误差分析 张立祥 ，罗 强 ，刘 钢，刘潇潇，张胜利 (西南交通大学 高速铁路线路工程教育部重点实验室 。四川 成都 610031) 摘 要：针对双膜平动式土压力传感器的结构特点，建立了简化分析模型，基于正交设计对传感器与土介 质的相互作用特性进行了有限元计算 ，并通过标定试验验证了计算结果的合理性。研究表明：1)传感器 与土介质的模量比E／E、传感器厚度H、直径D的交互作用只在E／E l后对匹配误差 有显著影响， 但均小于各因素 自身对 的影响程度；2)E／ 1时，影响卢的因素主次顺序为E ／E 日D；lEg／ E 5时，主次顺序为E ／EDH；E ／E5后，主次顺序为D E ／E；3)3／具有随 基本呈线性增 加，随D非线性减小的特性 ；4)E ／E 是控制卢的关键因素；E ／E l时，变化剧烈；E／E 1后 ，卢随 E／E增加而逐渐趋于稳定；E ／E16．45，8．17，12．18后，对应的 分别约为稳定值的90％，95％，99％ 以上。 关键词：土压力传感器；匹配误差；正交设计；有限元计算 中图分类号：TP212．9；U213．1 文献标识码：A 文章编号：1000-9787(2011)03-0050-04 Analysisofmatchingerrorofsoilpressuretransducer based on orthogonaldesign ZHANGLi-xiang，LUOQiang，LIUGang，LIUXiao。xiao，ZHANGSheng—li (KeyLaboratoryofMinistry ofEducationforHigh-speedRailwayEngineering，Southwest JiaotongUniversity，Chengdu610031，China) Abstract：Aimedatthestructuralcharacteristicsofthedouble—membranesoiltranslationa1pressuretransducer，a simplifiedanalysismodelissetup to calculateinteractionpropertiesoftransducerand soilbasedon orthogonal designbyFEM．Thecalculationresultsareprovedtobereasonablethroughthecalibrationtest．Thestudyshows that：1)TheinteractionsofthemodulusratioEg／E，thicknessH，diameterD havesignificanteffectonthe matchingerroronlywhen E ／E 1．And theinteractioneffectarelessthanthefactors’effectallthetime； 2)WhenEg／E1，theorderofthefactorsfunctionisEF／E 日，J．WhenlE ／E 5，theorderisEg／E DH．WhenE／E5，theorderisD E／E ；3)Thematchingerrorincreaseslinearlywiththicknessand reducesnonlinearlywithdiameter；4)Themodulusratioisthekeyfactoreffectingthematchingerror．Thematching errorchangesgreatlywhenE ／E 1．WhileEg／