扭矩傳感器的校準

①傳統送檢校準（實驗室校準法）根據扭矩傳感器的結構特點，校準方法大多是將其送計量實驗室進行扭矩靜態標定，比較成熟的是力臂杠桿加砝碼的方法，其主要原因是標準砝碼質量精度高、穩定性好。中航工業成都飛機工業（集團）有限責任公司熊俊、胡斌研制了靜重式標準扭矩傳感器校準系統，該校準系統以砝碼、杠桿產生標準力矩，配以力矩平衡裝置，由計算機自動處理數據并給出相應測試報告。校準系統結構如圖5所示，主要包括杠桿系統、砝碼加載裝置、砝碼、力矩平衡裝置、計算機、電控箱、機座等。標準扭矩傳感器校準系統的工作原理是：在檢定、校準過程中，計算機向電控箱發出指令，通過力臂杠桿的作用產生標準力矩，借助力矩平衡裝置按預定順序自動、平穩、準確地把作用力矩和平衡力矩施加到被校扭矩傳感器上，標準力矩與扭矩傳感器的讀數差值就是該扭矩傳感器的誤差。標準扭矩傳感器校準系統具有實時性高、數據精度高、成本低、易維護、調試操作方便等優點。

②一種新型扭矩傳感器校驗儀為了能夠在動態加載情況下對扭矩傳感器進行校驗，燕山大學張玉存、李群設計了一種新型扭矩傳感器校驗儀，該校驗儀采用了虛擬儀器技術，使儀器具有靈活、可自定義、具有強大數據處理和分析功能、易于嵌入數字補償等特點。通過控制磁粉制動器，使扭矩傳感器校驗儀具有靈活的加載方式，并且采取PDD的控制方法克服了磁粉制動器低速時的不穩定現象，該校驗儀的結構如圖6所示。扭矩傳感器校驗儀的工作原理是首先把標準的扭矩傳感器安裝在圖6中被測傳感器的位置，標定安裝在磁粉制動器上的力傳感器，記錄磁粉制動器的電流控制器輸出的電壓值及對應的力傳感器的輸出值和標準傳感器的值，然后應用最／j．，---乘法擬合最佳曲線，找出它們之間的關系。卸下標準傳感器，再把被測扭矩傳感器安裝在被測位置。通過已經找到的曲線關系可以算出被測傳感器的輸出值，然后與被測扭矩傳感器的顯示值進行比較和校驗。通過控制磁粉制動器輸入電流，從而達到改變加載形式的目的。它能夠使扭矩傳感器校驗儀在動態運行狀態下進行校驗，是對傳統的靜態下校驗方法的改進。

③磁懸浮效應微扭矩傳感器校準儀微扭矩傳感器適用于微小扭矩測量，具有測量精度高、分辨率高和不確定度小等特性。常規的扭矩傳感器校準儀常采用懸臂梁加砝碼的結構，結構簡單，穩定性好，但也存在摩擦阻力矩等干擾因素，難以滿足微扭矩傳感器計量校準。國家電機及機械零部件產品質量監督檢驗中心徐君等提出了一種磁懸浮效應微扭矩傳感器校準儀的設計方案。該校準儀在原有懸臂梁加砝碼的結構基礎上，垂直放置扭矩傳感器，并采用磁懸浮結構、純扭矩加載方式和輕質復合材料，極大消除了摩擦阻力矩等干擾因素的負面影響，提高了測量精度。新型微扭矩傳感器校準儀結構原理圖如圖7所示。待校準的微扭矩傳感器通過定位塊和抱緊塊固定在底座上，轉軸上安裝力臂；兩根導軌對稱固定在底座上，并在上面安裝可沿導軌上下移動的軸承架；軸承架上安裝微型軸承；引線繞過力臂圓弧狀的端部并掛在微型軸承上，一端固定在力臂上，另一端固定一砝碼；力臂中心處磁鐵與磁座中心處磁鐵處于相吸狀態，調整磁座高度來改變磁力大小，進而使力臂處于懸浮狀態；底座上安裝調高支撐腳，調節整個機構到水平位置，校準原理與靜重式標準裝置中懸臂梁加砝碼的校準原理一致。

扭矩傳感器的不同的校準方法及優勢

扭矩傳感器在是工業自動化應用中非常靈活敏感的儀器之一，扭矩傳感器的工作精度一般要求也是相當高。于是我們對新買的扭矩傳感器校準問題是不能忽視的。扭矩傳感器的校準分為很多不同方式，各種不同的校準方式也有著各自不同的優勢。

我們可以選擇不同的校準方式，在校準實驗室或測試臺現場的校準，校準傳感器的任務，像使用于功率測試臺中的那樣的應用，一直是把測量量扭矩傳輸進應用。最簡單的是測量量扭矩傳輸直接通過留在傳動軸系中的扭矩傳感器執行。這也就是在廠家校準設備或其他在現場的校準實驗室進行的扭矩傳感器的校準作為參考被引用。對此視PTB校準書或DKD校準書直到廠家測試簡報的要求而定，可以應用所有等級證書。但是當扭矩傳感器被用于測試臺時，當地的邊界條件對測試臺的扭矩傳感器的測量不可靠性有決定性的影響并引起進一步的偏差。這類偏差的原因可能是測試臺部件如架子或離合器。某些因素如部件的校準，配合零件或螺栓的彈性材料習性可能影響傳動軸系的形變習性并由此影響扭矩傳感器本身，因此扭矩傳感器的測量特征受到影響。

測試臺校準的優勢有三點：第一是在測試臺的安裝狀態和和校準時的安裝狀態的差異產生的影響消失。其二是再校準通過快速實施節省時間，因為無需全部拆卸和運輸到外部校準實驗室，其三由于測試臺的應用是作為整體測量手段體現的，它的干凈利落的可追溯性是有證書的，使得現場校準的接近可追溯性的基本思想，弄清對校準的精確度要求。

扭矩傳感器還有一種方式的校準為動態校準，作為狹義的動態校準必須認識到，在校準時獲得的扭矩隨時間很快變化，它在它的動態中相應于可能的運行的時間變化。對此要求，在扭矩連續變化時既要確定參考扭矩又要測量待校準的傳感器的輸出。這要求特別地注意測量的同時性。此外，如果采用不是適于參考和校準對象的嚴格相同的放大器類型，放大器的信號走時對變化快速的扭矩有影響。不同的信號走時也可以是濾波器的不同調節以及不同特征的結果。杠桿臂－質量－系統不能作為參考扭矩源。

通常用扭矩參考傳感器工作。也可設想，扭矩由轉動加速度對于已知質量慣性矩的物體計算出來。往往會把旋轉時進行的校準以動態校準相稱或甚至與之混淆，盡管旋轉運動本身對扭矩是靜態還是動態不是決定性的。然而這種聯系一定程度上是有道理的，因為在旋轉時動態扭矩部分不能完全排除。在系統行為方式的意義上，必須對旋轉時的校準區別靜態的還是動態的扭矩。旋轉時的靜態校準體現了一 個任務，對它不存在保險的行為方式。旋轉時的動態校準比靜態的又有額外的困難，技術狀態不過是確定轉速對零信號的影響。