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    梅斯泰克,寶宜威扭矩傳感器名詞和表達(dá)式(二)
    發(fā)布者:shtksy  發(fā)布時(shí)間:2021-08-31 12:54:49

    梅斯泰克,寶宜威扭矩傳感器名詞和表達(dá)式(二)


    梅斯泰克,寶宜威扭矩傳感器名詞和表達(dá)式(二)

    關(guān)于扭矩傳感器名詞和表達(dá)式,我們分為三期介紹。本期介紹的是線性誤差、包括滯后在內(nèi)的線性誤差、相對(duì)可逆性誤差、重復(fù)性相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)誤差


    線性誤差扭矩傳感器特性曲線偏差的絕對(duì)值,特性曲線近似為一條直線。其被表示為靈敏度C的百分比。為了確定線性誤差,負(fù)載需要從零增加到額定扭矩并進(jìn)行了一系列測(cè)量;鶞(zhǔn)直線是穿過(guò)初始點(diǎn)的擬合直線。規(guī)定的線性偏差是實(shí)際輸出信號(hào)與參考直線的偏差。也可以描述為公差帶(偏離直線的上下偏差量之和)寬度的一半,該寬度與基準(zhǔn)直線對(duì)稱。
    在實(shí)際應(yīng)用中必須考慮線性偏差,因?yàn)樘匦郧被假定為直線。如果線性偏差過(guò)大,將會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生很大的影響。
    包括滯后在內(nèi)的線性誤差包括滯后在內(nèi)的線性誤差為輸出信號(hào)值相對(duì)于參考直線的偏差(絕對(duì)值);鶞(zhǔn)直線是指穿過(guò)起點(diǎn)的擬合直線(見(jiàn)圖5)。同時(shí)考慮了線性誤差和滯后。值被表示為靈敏度C的百分比。測(cè)定線性偏差(包括滯后)的負(fù)載循環(huán)從零一直增加到額定負(fù)載,然后再釋放到零(見(jiàn)圖5)。線性誤差是實(shí)際輸出信號(hào)與參考直線之間的偏差。


    圖5 在一個(gè)加載周期內(nèi),測(cè)定包括滯后在內(nèi)的線性誤差
    包括滯后在內(nèi)的線性誤差也可以理解為公差帶寬度的一半,該寬度與參考直線對(duì)稱(見(jiàn)圖5)。與線性誤差測(cè)定程序的唯一不同之處在于,這里包括減小扭矩的測(cè)試過(guò)程。此差異對(duì)參考直線計(jì)算和參考直線誤差都會(huì)產(chǎn)生影響。
    為確定該值,HBM 按照以下規(guī)范進(jìn)行:
    • 傳感器在三個(gè)循環(huán)加載過(guò)程中以逆時(shí)針?lè)较蝾A(yù)加載扭矩,從零到100%的額定扭矩,然后釋放回零扭矩。預(yù)加載的目的是消除安裝(如螺栓沉降和接觸面光滑)的影響。

    • 一個(gè)加載周期,扭矩逆時(shí)針加載,并記錄預(yù)負(fù)載步級(jí)下測(cè)量信號(hào)的相應(yīng)值(在 HBM 生產(chǎn)中進(jìn)行測(cè)試時(shí),這些步驟的扭矩為額定值的的 0%、50%、100%、50% 和 0%)。

    • 根據(jù)上述定義分別計(jì)算順時(shí)針扭矩和逆時(shí)針扭矩的擬合直線。

    • 通過(guò)順時(shí)針扭矩和逆時(shí)針扭矩分別確定與擬合直線的偏差量。

    • 包括滯后在內(nèi)的線性誤差很重要,因?yàn)橥ǔT谡{(diào)整測(cè)量鏈時(shí),均假定特性曲線為直線。


    舉例以 T10FS 扭矩法蘭為例,包括滯后的允許線性誤差≤ 0.05 %,額定靈敏度為5 kHz。由于線性誤差和滯后引起的輸出信號(hào)誤差最多可達(dá)2.5Hz。


    相對(duì)可逆性誤差相對(duì)可逆性誤差是指增加和減少扭矩步驟中施加的相同扭矩時(shí)輸出信號(hào)的差異(見(jiàn)圖4)。規(guī)定值是整個(gè)量程內(nèi)的偏差(根據(jù)絕對(duì)值)。其被表示為靈敏度C的百分比。
    相對(duì)可逆性誤差是對(duì)滯后現(xiàn)象的測(cè)量,即隨轉(zhuǎn)矩的增大和減小來(lái)確定和特性曲線之間的差異。為了確定相對(duì)可逆性誤差,需要記錄從零扭矩到額定扭矩和回位的負(fù)載循環(huán)。實(shí)際計(jì)算基于負(fù)載循環(huán)中多個(gè)預(yù)定義點(diǎn)的測(cè)量值(例如,0%、50%、100% 額定量程)。滯后描述了測(cè)量信號(hào)對(duì)傳感器加載歷史的依賴性。如果傳感器用于較寬的量程,并且如果在采集兩個(gè)相關(guān)測(cè)量點(diǎn)信號(hào)時(shí)不發(fā)生卸載,則尤為重要。最極端的情況是從零扭矩到額定扭矩。在部分量程循環(huán)期間產(chǎn)生的滯后效應(yīng)通常比額定扭矩內(nèi)負(fù)載循環(huán)期間產(chǎn)生的滯后效應(yīng)小得多。


    圖4 從卸荷循環(huán)中確定相對(duì)可逆性誤差 dhy  (基于滿量程的 0 %, 50 %, 100 % )。規(guī)定值是給定加載步驟的可逆性誤差 ( dhy,0 和dhy,50)


    重復(fù)性相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)誤差重復(fù)性描述了當(dāng)多次測(cè)量相同扭矩時(shí),所測(cè)得的輸出信號(hào)特性。在測(cè)量過(guò)程中,扭矩傳感器的安裝位置應(yīng)保持不變,不進(jìn)行扭矩傳感器的安裝和拆卸(重復(fù)條件)。標(biāo)準(zhǔn)偏差表示次測(cè)量相同扭矩的所有測(cè)量值之間的平均偏差。重復(fù)性的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)誤差采用 DIN1319 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)重復(fù)性進(jìn)行測(cè)量。其被定義為重復(fù)性的標(biāo)準(zhǔn)偏差,并表示為測(cè)試過(guò)程中信號(hào)范圍的百分比。這是一個(gè)隨機(jī)測(cè)量偏差統(tǒng)計(jì)指標(biāo)。
    重復(fù)性相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)誤差的測(cè)定是在靜態(tài)校準(zhǔn)系統(tǒng)上進(jìn)行的一項(xiàng)試驗(yàn),如下所示:
    • 扭矩傳感器預(yù)加載至額定扭矩。測(cè)量信號(hào)S1 在 100% 額定扭矩下采集。

    • 負(fù)荷降低到額定負(fù)荷的50%。測(cè)量信號(hào)S1 在50% 額定扭矩下采集。

    • 負(fù)載在 50 %到 100% 額定扭矩之間交替。測(cè)量信號(hào)Si 在 50% 和 100% 額定扭矩下每個(gè)被采集 10 次。

    • 下面表達(dá)式用于計(jì)算每個(gè)扭矩的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(在數(shù)學(xué)術(shù)語(yǔ)中,是隨機(jī)樣本的經(jīng)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差),并將其與輸出信號(hào)聯(lián)系起來(lái):

    n=10為施加扭矩的測(cè)量次數(shù)(50%或100%)和測(cè)量信號(hào)的算術(shù)平均值
    舉例:HBM T10F 扭矩傳感器重復(fù)性的標(biāo)準(zhǔn)偏差為  σrel ≤ 0.03%。假設(shè)額定扭矩為 1 kN·m,重復(fù)性的標(biāo)準(zhǔn)偏差將 ≤ 0.15 N·m。
    在示例中,重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)偏差 ( σrel) 對(duì)用戶特別重要。為了對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)控制不同設(shè)置進(jìn)行比較,使用了一個(gè)內(nèi)燃機(jī)試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行測(cè)量。扭矩傳感器的安裝和環(huán)境條件保持不變,并且加載過(guò)程相同。在這些測(cè)量中,扭矩值之間的差異比絕對(duì)扭矩值更重要。優(yōu)異的重復(fù)性能夠更精確地比較兩者之間的差異。


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