全速状态下扭矩传感器校准

HBM传感器……

……可以克服测量的两分法并代表最新的测量技术。

当需要测量旋转机械的动转矩时使用旋转扭矩传感器。但是这种扭矩传感器是在静态校准设备上校准的，人们经常怀疑是否能够保证高速旋转时的测量跟踪能力。HBM现在可以达到的测量结果表明使用T10产品系列的现代扭矩传感器进行测量，旋转速度对测量结果的影响达到最小。

旋转速度的影响可以分为两种单独的影响

用于轴向旋转的扭矩传感器测量时旋转速度对扭矩测量的影响可以分为两种影响：速度对零信号的影响和速度对灵敏度的影响。HBM扭矩传感器旋转速度对零信号的影响已被测试出许多年了，且在必要时进行了补偿。

但旋转速度对灵敏度扭矩传感器的特性曲线的影响就不一样了。虽然实验值表明旋转传感器间并无偏差，但总的问题，系统偏差问题直到现在也无法解决。此处进行的研究提供了第一种令人满意的答案。为什么经证实设计一种可靠的测试这样难的原因是必须在旋转过程中同时施加规定的扭矩，并且不能使用杠杆臂和加静载的方法。自身也旋转的基准传感器也都不能当作该效果的参考，因为根据当前的技术发展现状，它们们也主要在静止时进行校准。

试验检查

所以现在需要的是一个基准，这个基准本身不旋转，但它在旋转过程中仍可以进行测量。这可以通过一个“平衡式功率计”（右页的绿框）测量反扭矩实现。

T1OFS 扭矩传感器被选为该项研究的标准扭矩传感器，因为这种传感器在现代试验台工程技术研究中证明非常成功。在本次试验中，两个扭矩传感器样机（量程1 kN-m）被连接到一根旋转轴上，轴用一个异步电机驱动，第二台同种型号的机械当作测功器使用（制动测力计）。这两台电机都用作平衡功率计，用测力传感器测量扭矩。鉴于机械需要作为制动测力计的扭矩测量信号作为控制循环的输入量，因此驱动机械有扭矩测量信号用于检验。扭矩信号布置如图3所示。

平衡式测力计

用平衡式测力计可以替代旋转轴上的旋转扭矩传感器进行扭矩测量吗？

功能原理

旋转轴上的每种扭矩在驱动端和从动端（制动测力计，测力计）都必须撑牢到底座上，这就是反扭矩。将这些设备安装到一个轴承（通常是制动测力计）上进行测量。用一个以一定杆臂长度支撑机架的力传感器进行扭矩测量。

但这种考虑方法仅在旋转速度恒定时有效。因为旋转轴的扭矩和反扭矩仅与加速或制动旋转机件的扭矩有微小不同。这种扭矩实际在构件的对着驱动端的一侧有（并且可测量）而另一侧没有，这样使得平衡式测力计仅适用于部分测力用途，换句话说，它不可以替代旋转扭矩传感器。还请参阅[1]。

技术特点

传统的用于旋转轴扭矩测量的平衡式测力计

+ 测量元件不旋转，所以旋转速度没有影响
+ 不必传送非接触信号，所以很经济
+ 在旋转时还可以在试验台上用一个杆臂进行校准
- 根据具体的轴承的工作原理，测量精度可能会受到影响
- 在某些条件下，运行过程中摆臂的有效长度可能会发生变化
- 扭矩测定量的国家标准追溯能力一般只通过质量和长度间接给出
- 对于具有动态响应的扭矩测量,只有有限能力

在进行旋转测量前，先对机械进行静态测量。在获取这些测量结果后，将平衡式测力计的扭矩读数与T1OFS 扭矩传感器进行读数对比，以便获取一致的跟踪能力，残差如图5所示。为深入研究，在不同的旋转速度和不同的扭矩值的情况下保持几秒恒定的工作条件，例如如图4所示保持旋转速度为2000 rpm。这些操作条件还可以保证平衡式测力计可以返回可靠的测量值。

通过旋转扭矩传感器在不同的旋转速度，但相同的扭矩条件下的扭矩测量值的对比，现在可以看出旋转速度的影响有多大，或实际上是有多小。平衡式测量力计的测量结果可以证实扭矩实际是一样的，因为其工作原理不受旋转速度的影响。本操作步骤完成了用扭矩传感器进行扭矩测量的跟踪链，甚至包括旋转过程中。图2所示为追溯链的构成。

测量数据分析

图6和图7所示为各个扭矩在不同的旋转速度下调零后相互间的信号残差（两个扭矩传感器的和平衡式测力计的）。

可以看到，信号残差不到0.02 %（相对于本次研究的总标度400 N-m）。这也就是它们与上图中旋转速度为零时的偏差的数量级一样。在此还可以与纯统计分布的数量级相比较，例如，根据数据表，T1OFS 扭矩传感器的标准偏差重复精度已达到测量法兰额定（公称）扭矩的0.02%。

所以，在观测的旋转速度下，实际旋转速度对扭矩测量没有关联影响。至于图2表中追溯性能，这也就是说通过平衡式测力计的线形式上正确但不合理，这证实了直线（图2中的桔黄色箭头）在实际应用中是有效的。静止时经过校准的扭矩传感器在旋转时同样会返回可靠的测量数据。