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扭矩傳感器名詞和表達(dá)式（一）

點(diǎn)擊率：2812 作者：上海拓科實(shí)業(yè)有限公司來(lái)源：http://www.shtorke.com 時(shí)間：2020-8-5 8:00:00

關(guān)于扭矩傳感器名詞和表達(dá)式，我們將分為三期介紹。本期介紹的是精度等級(jí)、整體精度、靈敏度C、溫度對(duì)靈敏度和零點(diǎn)的影響。

精度等級(jí) vs 整體精度

精度等級(jí)為產(chǎn)品分類(lèi)提供了實(shí)用指南，在實(shí)際應(yīng)用中，精度等級(jí)不可被認(rèn)為是整體精度。因?yàn)槠渫瑫r(shí)還會(huì)受到其他因素影響。

舉例：

我們來(lái)看T10F扭矩傳感器的兩個(gè)不同版本， "S" (標(biāo)準(zhǔn)版本) 以及 "G" (即優(yōu)化包括滯后的線(xiàn)性誤差) ，量程為100 N·m到10 kN·m。在技術(shù)參數(shù)表中， "S" 版本: 溫度對(duì)零點(diǎn)的影響(TK0) 精度為: 0.05%, 溫度對(duì)靈敏度影響為 (TKC) 為0.1%，包括滯后的線(xiàn)性誤差 (dlh) 為±0.1%，由于后兩個(gè)值，所以精度等級(jí)為0.1。而版本 "G" 對(duì)包括滯后的線(xiàn)性偏差 (dlh) 進(jìn)行了改進(jìn)，其值僅有0.05%。但溫度對(duì)靈敏度的影響 (TKC) 仍然是 0.1%。因此，版本 “G” 的精度等級(jí)仍然為 0.1。

顯然, 版本 "G" 沒(méi)有對(duì)精度等級(jí)產(chǎn)生任何影響。但是不同的是：僅TKC這個(gè)值會(huì)對(duì)測(cè)量產(chǎn)生較大影響，但對(duì)某些應(yīng)用來(lái)說(shuō)，例如在部分負(fù)載范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，其影響要小得多。

靈敏度C

額定扭矩和零扭矩下輸出信號(hào)值之間的跨度。通常，HBM 扭矩傳感器規(guī)定了兩個(gè)單獨(dú)的靈敏度，一個(gè)用于順時(shí)針扭矩，另一個(gè)用于逆時(shí)針扭矩。

圖1: 額定扭矩靈敏度

靈敏度C被表示為特性曲線(xiàn)的斜率。特性曲線(xiàn)為連接未加載的扭矩傳感器的輸出信號(hào)SM0和額定扭矩輸出信號(hào)Sn之間的直線(xiàn)。簡(jiǎn)單表達(dá)式為：C = Sn − SM0

靈敏度和額定扭矩形成一對(duì)已知值，將扭矩和輸出信號(hào)對(duì)應(yīng)在一起。如果給出兩對(duì)這樣的值，即可用來(lái)設(shè)置放大器。通常，第二對(duì)值是零扭矩和零輸出信號(hào)跨度（即輸出信號(hào)=初始扭矩信號(hào)）。

標(biāo)稱(chēng)靈敏度

傳感器靈敏度的標(biāo)稱(chēng)值。通常順時(shí)針和逆時(shí)針扭矩相等。但是，傳感器的標(biāo)稱(chēng)靈敏度僅在規(guī)定的公差范圍有效。

靈敏度誤差

實(shí)際靈敏度與標(biāo)稱(chēng)靈敏度的允許偏差。是相對(duì)于標(biāo)稱(chēng)靈敏度的百分比。對(duì)于HBM扭矩傳感器，在交付前測(cè)定了每個(gè)傳感器的實(shí)際靈敏度。該值記錄在測(cè)試證書(shū)或校準(zhǔn)證書(shū)中。因此，在確定精度等級(jí)時(shí)，不考慮靈敏度公差。

溫度對(duì)靈敏度的影響

溫度對(duì)靈敏度的影響是實(shí)際輸出信號(hào)的變化，也就是在額定扭矩下，溫度變化10K對(duì)輸出信號(hào)產(chǎn)生的最大影響量。溫度對(duì)靈敏度的影響（也稱(chēng)為溫度靈敏度系數(shù)）是傳感器施加負(fù)載時(shí)，溫度變化對(duì)輸出信號(hào)的影響。輸出信號(hào)必須通過(guò)減去相應(yīng)溫度下的初始扭矩信號(hào)來(lái)進(jìn)行校正。有效溫度是指?jìng)鞲衅鳒囟取BM定義的傳感器靜態(tài)溫度是指15分鐘內(nèi)的傳感器最大溫度變化不超過(guò)0.1K。偏差量以實(shí)際輸出信號(hào)的百分比表示。

溫度對(duì)靈敏度的影響會(huì)導(dǎo)致特性曲線(xiàn)的斜率變化。當(dāng)傳感器在明顯不同于參考溫度下運(yùn)行時(shí)，這一點(diǎn)尤為重要。但是，對(duì)于部分量程，它的影響很小，因?yàn)楫a(chǎn)生的偏差是實(shí)際輸出信號(hào)的百分比。

請(qǐng)注意，通常溫度對(duì)靈敏度的影響和溫度對(duì)零點(diǎn)的影響(TK0) 是相互疊加的。

舉例：

一個(gè)額定扭矩為1 kN⋅m的扭矩傳感器，溫度對(duì)靈敏度的影響TKC ≤ 0.1 %, 參考溫度為23°C，額定溫度范圍為+10°C至+60°C。如果傳感器在33°C（或13°C）的溫度下工作，溫度變化引起的靈敏度偏差可能高達(dá)0.1%。

對(duì)于1kN m的扭矩（額定扭矩），這相當(dāng)于1 N⋅m。但是，對(duì)于200Nm的扭矩，偏差僅為0.2 N⋅m，因?yàn)門(mén)KC 始終是指實(shí)際輸出信號(hào)的百分比偏差，這是因?yàn)殪`敏度基于的是直線(xiàn)斜率。在43°C（與額定溫度相差20 K）下使用相同的傳感器，在最壞的情況下，可能導(dǎo)致最大偏差高達(dá)0.2%。并且不適用于在3°C下使用，因?yàn)樵摐囟炔辉陬~定溫度范圍內(nèi)。

溫度對(duì)零點(diǎn)信號(hào)的影響

溫度對(duì)零點(diǎn)信號(hào)的影響是指?jìng)鞲衅髟?0K溫度變化情況下，傳感器空載輸出信號(hào)與額定靈敏度的相對(duì)變化量。參數(shù)表中的規(guī)定值是指額定溫度范圍內(nèi)可能的最大值。溫度對(duì)零點(diǎn)信號(hào)的影響（也稱(chēng)為零點(diǎn)信號(hào)的溫度系數(shù)）通過(guò)測(cè)量在重新建立靜止溫度狀態(tài)后零扭矩下，測(cè)量溫度變化10K導(dǎo)致的零扭矩（傳感器空載）實(shí)際輸出信號(hào)的變化來(lái)確定的。這里的溫度是傳感器溫度。HBM 定義的靜止溫度狀態(tài)是指15分鐘內(nèi)的最大溫度變化不超過(guò)0.1K。

圖2: 溫度對(duì)靈敏度的影響TKC和溫度對(duì)零點(diǎn)的影響TK0

溫度對(duì)零點(diǎn)信號(hào)的影響會(huì)導(dǎo)致特性曲線(xiàn)平移（見(jiàn)圖2）。當(dāng)傳感器不在參考溫度下運(yùn)行時(shí)，這一點(diǎn)尤為重要。在工作溫度下通過(guò)去皮或調(diào)零，可以消除由溫度對(duì)零點(diǎn)信號(hào)影響而產(chǎn)生的測(cè)量誤差。

請(qǐng)注意，通常溫度對(duì)零點(diǎn)的影響和溫度對(duì)靈敏度的影響 (TKC) 是相互疊加的。

舉例：

一個(gè)額定扭矩為1kN⋅m的扭矩傳感器，溫度對(duì)零點(diǎn)的影響TK0 ≤ 0.05%, 參考溫度為23°C，額定溫度范圍為+10°C至+60°C。如果傳感器在33°C（或13°C）的溫度下工作，零點(diǎn)信號(hào)偏差可能高達(dá)標(biāo)稱(chēng)靈敏度的0.05%，對(duì)應(yīng)于0.5Nm的偏差。該偏差與傳感器加載的扭矩?zé)o關(guān)。在43°C（與額定溫度相差20 K）下使用相同的傳感器，在最壞的情況下，可能導(dǎo)致最大偏差高達(dá)0.1%。其不適用于在3°C下使用，因?yàn)樵摐囟炔辉跇?biāo)稱(chēng)溫度范圍內(nèi)。

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