Authors: McLaughlin, N.B., and Y. Chen
Identifier: C12084
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Published in: CBE Journal » CBE Journal Volume 54 (2012)

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The extended octagonal ring (EOR) and plain extended ring (ER) transducers are popular devices for multi-dimensional force and moment measurement in agricultural engineering research. Independent measurements of forces and moments are accomplished by strain gages strategically located in ring sections at either end of the devices. Much effort has been devoted to determining the optimal location of strain gages to minimize cross sensitivity. This paper presents a theoretical analysis using analytical equations derived for the plain extended ring transducer to determine the effect of strain gage misalignment on cross sensitivity. The analysis showed that a tangential misalignment of one degree for one strain gage in a four arm bridge would result in a cross sensitivity of approximately 0.004 N N-1 for the horizontal strain gage bridge to vertical loading, and 0.012 N N-1 for the vertical bridge to horizontal loading. Angular misalignment had little effect when the strain gages were located at the secondary strain nodes, but had a large effect when strain gages were located in regions of high strain resulting from secondary loading. Cross sensitivity was relatively independent of nominal angular location of the strain gage bridge except for a discontinuity near the primary strain nodes. The analysis demonstrates the importance of careful alignment of strain gages on extended ring transducers to minimize cross sensitivity.



Keywords: Extended Octagonal Ring, Extended Ring, Cross Sensitivity, Strain Gage Misalignment.
Résumé:

Les dispositifs de mesure des forces de type anneau octogonal élargi (EOR) et anneau élargi (ER) sont des appareils populaires pour la mesure multidimensionnelle de force et de couple en recherche en ingénierie agricole. Des mesures indépendantes de forces et de moments sont obtenues à l'aide de jauges extensométriques placées stratégiquement dans les sections de l'anneau aux extrémités des appareils. Beaucoup d'attention a été portée à déterminer le positionnement optimal des jauges extensiométriques pour minimiser la sensibilité croisée. Cette publication décrit une analyse théorique utilisant des équations analytiques dérivées pour le dispositif de mesure de force de type anneau élargi pour déterminer l'effet du désalignement de jauges extensiométriques sur sensibilité croisée. Les analyses ont démontré qu'un désalignement tangentiel de l'ordre de un degré pour une jauge extensiométrique dans une des quatre branches du pont pouvait entraîner une sensibilité croisée d'approximativement 0,004 N N-1 pour le pont horizontal de jauge extensiométrique pour une charge verticale et 0,012 N N-1 pour le pont vertical de jauge extensiométrique pour une charge horizontale. Un désalignement angulaire avait peu d'effet lorsque les jauges extensiométriques étaient situées aux noeuds de charge secondaire mais avait un plus grand effet lorsque les jauges extensiométriques étaient situées dans des zones de haute charge résultant de charges secondaires. La sensibilité croisée était relativement indépendante des emplacements angulaires nominaux du pont de jauges extensiométriques à l'exception d'une discontinuité près des noeuds de charge primaire. L'analyse démontre l'importance d'un alignement précis des jauges extensiométriques sur les dispositifs de mesure des forces de type anneau élargi pour minimiser la sensibilité croisée.


Mots-clés:

dispositifs de mesure des forces de type anneau octogonal élargi, anneau élargi, sensibilité croisée, désalignement de jauge extensiométrique.


Citation: McLaughlin, N.B., and Y. Chen. 2012. Effect of strain gage misalignment on cross sensitivity of extended ring (ER) transducers. Canadian Biosystems Engineering 54: 2.23-2.31
Volume: 54
Issue:
Pages 2.23 - 2.31
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Date: 2013-04-30
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