舵机测试系统上力矩测量的校准方法研究
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
在这里我们用的是ＡＫＣ一１１型电阻式应变片式 扭矩传感器，精度±０．３％Ｆ．Ｓ（包括直线度和重复 性）。此种传感器的测量原理是将应变片采用特殊的 技术粘贴在扭力轴上。如图１所示，采用全桥贴４片 应变片，通过传感器上插头连接到测试系统上。传感 器中的检测电路一般采用传统的全桥式测量电桥电 路，将弹性臂的形变直接转变为应变片的电信号输 出。信号处理电路将电桥的输出信号经髑一２型放 大器进行放大后，通过ＲＳ２３２端口送入计算机中直接 读出相应电压值。
相似文献(3条)
1.期刊论文 欧阳柏添 关于对相位差型微机扭矩仪校准方法的探讨 -现代测量与实验室管理2004,12(4)
本文介绍了运用多功能校准源5520A对相位差型微机扭矩仪的校准方法.
2.期刊论文 李宇红.Carlo Ferrero 扭矩传感器校准和不确定度评定 -计量技术2003,""(10)
图２静重式扭矩标准机工作原理图
力 式中矩：矢Ｌ量—Ｍ—＝Ｌ力×臂厂矢量；卜力矢量。
力矩矢量的模Ｍ＝Ｊｑ。ｓｉｎ（ｘ
Ｍ式＝ｍ中ｇ（卜１一在磊有／空ｄ）气Ｌｓ的ｉｎ重ｏｔ力场中砝码受到的向下
作用力，Ｎ； ￡——力臂长度，ｍ；
ｒ重力加速度，ｍ／ｓ２； ａ——力臂与铅垂线的夹角，ｒａｄ；
ｍ——砝码质量，ｋｇ； ｄ，如——分别为砝码材料密度和砝码所在地点的 空气密度，ｋｇ／ｍ３。 ２．３扭矩传感器静态特性的测量
实际上，具有严格线性关系的传感器很少，大多 数传感器具有非线性特性，线性度（非线性误差）是以 一定的拟合直线或理想直线为基准得到的。拟合直 线的计算方法不尽相同，这里我们用的是一元线性回 归的统计方法得到的拟合直线。如图３所示，在规定 条件下，传感器静态校准曲线与拟合直线问的最大偏
差△ｋ与满量程输出之比的百分数称为传感器的线
万方数据
作者简介：俞立乎，女，工程师。工作单位：中国空空导弹研究院计量测 试研究室。通讯地址：４７１００９河南省洛阳市。
韩丰，中国空空导弹研究院（洛阳４７１００９）。 收稿时间：２００７一０９—１４
舵机测试系统上力矩测量的校准方法研究
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
以扭矩传感器测量原理为基础,阐述了航空发动机测试系统测功机的校准方法;通过分析航空发动机测试系统测功机校准方法存在的问题,提出了现场 校准方法,探讨了量值传递过程中的误差来源及对策.
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_jlycsjs200802005.aspx 授权使用：北京航空航天大学(bjhkht)，授权号：25e76825-8bcc-4667-b607-9e38010ae7e9
（３）最后，按图５所示将光电编码器与弹簧扭杆 轴的端面相连接，并将光电编码器的固定弹簧片用螺 栓固定在加载台的前支座上；将光电编码器信号线的 插头与加载台上的“编码器”线连接。光电编码器所 输出角度为校准杆受砝码作用向下转动所产生的角 度０，直接录入计算机用于力矩的计算。
万方数据
图６系统校准界面
（５）校准负荷级数应不少于５级，第一级负荷一
万方数据
合实际情况拟定相应的校准方法。 ２．２根据静重式扭矩标准机的工作原理，如图２所 示。静重式扭矩标准机是指以砝码的重力作为负荷， 借助一定的力臂杠杆，通过适当的机构按预定顺序自 动平稳地把力矩直接地施加到被检扭矩仪上的扭矩 机。结合实际，我们为舵机加载台上设计一校准用的 杠杆（后称校准杆），长０．５ｍ，安装在扭矩传感器的弹 簧扭杆上，通过在校准杆两端挂上托盘和标准砝码 （或检定合格的砝码）给扭矩传感器上施加一标准扭 矩。
用测试设备上的扭矩传感器计量受控、测量结果准确
可靠和满足使用要求，从而达到质量控制、性能评定
和试件验证的目的。
参考文献
［１］李庆忠，李宇红编．力值、扭矩和硬度测量不确定度评定导贝盯
．中国计量出版社，２００３． ［２］国防科工委科技与质量司组织编写．力学计量．原子能出版
社，２００２．
［３］蒋敦斌，李文英编．非电量测量与传感器应用．国防工业出版 社．２００５．
性度（非线性误差）。传感器的灵敏度为在稳定工作 状态下传感器的输出变化量与引起此变化的输入变 化量之比，非线性传感器的灵敏度的大小等于所对应 的拟合直线的斜率。重复性则表示在相同环境条件 下，对同一被测的输入量连续多次进行测量时，其测 量结果间的不一致程度。
输
拟
出
合
信
直
号
线
图４力矩校准装置校准杆安装
（６）在校准杆另一端挂上托盘按表１逐个增减砝 码，重复上述操作，校准另一方向的力矩及刚度系数。 另一个方向加同样的砝码，但扭矩传感器输出的电压 为负值，将所有测试点校准完成后，测试数据记录在 计算机中。
（７）点击扭矩及刚度校准区域的“图像”按钮，计 算机自动将所有数据进行一元线性回归，拟合函数选 用Ｌａｂｖｉｅｗ数学函数库，软件采用ＶＣ＋＋６．０搭建，将 以上测试点拟合出一条力矩与力矩传感器电压之间Ｎ ～ｕ的拟合直线，如图７所示，并计算出拟合直线的斜 率和截距及精度，自动记录在计算机中。
Ｂ
兮∥、入霉
信
磁卜 Ａ
号 处
ｊ黼路Ｈ囝
理
图１检测电路原理
２校准方法的确定 ２．１ 已往校准实验室里扭矩传感器的检定主要采用 比较法进行测量。将扭矩传感器与扭矩标准装置连 接，在等臂横梁上悬挂多级专用砝码，产生标准扭矩， 使扭矩传感器与之进行直接比较。而对于专用测试 设备中扭矩传感器的校准中，为了确保扭矩传感器安 装和定位精度，扭矩传感器不能经常拆卸，故需要结
压块紧固螺栓，调节扭杆的工作长度，当弹簧扭杆的
工作长度增加时＇冈０度系数减小，反之刚度系数增加。
３结论
上述校准方法经过我们大量实验，证明完全可
行；软件操作简单，测试结果一目了然；测试数据重复
性好，使用该校准方法可增加检测数据的准确性和可
靠性，提高工作效率；通过校准方案的合理选择和应
用，可以准确有效地获得全部计量特性，可以确保专
俞立平， 韩丰 中国空空导弹研究院计量测试研究室,河南,洛阳,471009
计量与测试技术 METROLOGY & MEASUREMENT TECHNIQUE 2008，35(2) 0次
参考文献(3条) 1.李庆忠.李宇红 力值、扭矩和硬度测量不确定度评定导则 2003 2.国防科工委科技与质量司 力学计量 2002 3.蒋敦斌.李文英 非电量测量与传感器应用 2005
俞立乎等：舵杌测试系统上力矩测量的校准方法研究
ｍ
般应为额定负荷的１０％～２０％之间。在校准杆一端 挂上托盘，加上一个砝码，输入砝码总重量。在力矩 及刚度校准区域中点击“测量”按钮，待数据稳定后， 点击“确认”按钮后数据便自动录人计算机。按表１ 所示的顺序逐个增加砝码重量（砝码总重量可在１００Ｎ 范围内可以任意选取进行校准测试），当加到满负荷 １００Ｎ时再逐个减少砝码，并重复“测量”一“确认”操 作。这样重复增减砝码三次，把每一次增减过程中对 应的砝码输出电压值取平均，做为实测值记录到计算 机中。在系统测试过程中使用的是研华公司的ＰＣＬ一 ８８卡采集扭矩传感器信号。
０ 引言 导弹舵机是导弹飞行系统的执行机构，它直接关
系到导弹的打击精度。而在对导弹舵机测试过程中， 力矩的测量又是一个非常重要的技术指标。在测试 系统中扭矩传感器的准确度和精度直接影响到对舵 机产品力矩的测量准确度和精度，因此在对舵机测试 系统校准测试中，对扭矩传感器的校准溯源要求就显 得尤为重要，通过对扭矩传感器的校准溯源来实现对 力矩测量的校准溯源。 １ 扭矩传感器的类型、结构及工作原理
图５光电编码器的安装
（４）在主界面中点击“设备校准”按钮，进入图６ 所示的“设备校准”界面，选择需校准的通道及扭杆。
图３传感器的线性度
３校准方法的具体实施 （１）依据这一校准原理，首先将对应通道的相应
刚度的弹簧扭杆用上、下两个Ｖ型块坚固在扭矩传感 器中。
（２）其次，按图４所示将力矩校准装置的校准杆 安装在弹簧扭杆一端轴上的方形接头上，用上下两个 螺栓夹紧，并用校准杆中问的螺栓压紧。
下载时间：2010年11月24日
本方首次对有关扭矩校准的国内外标准和草案进行了系统的对比分析,重点介绍了新EA指南的概要,对指南中所涉及的扭矩计量仪器的等级划分,校准 方法以及不确定度影响因素进行了分析讨论,对用B类方法评估的因素的可能分布提出了建议.
3.期刊论文 金炜 关于航空发动机测功机校准相关问题的探讨 -计测技术2009,29(4)
表１ ３次重复测试数据
囤７校准拟合直线图
（８）所有通道校准完毕后，在图６所示的“设备校 准”界面上，点击扭矩及剐度校准区域中的“生成报
表”按钮，系统自动生成力矩校准报告。
（９）在力矩测量系统校准的同时，系统自动完成
刚度系数的测量。并将刚度系数记入计算机中。如
果刚度系数超限，应松开扭矩传感器尾端上、下“Ｖ”型
《计ｉ与测试技术）ｂｅｏｏｓ年第３５卷第２期
传感器的静态特性是在静态标准工作条件下测 定的。在标准工作条件下，利用一定精度等级的校准 设备，对传感器进行反复循环三次测试，得到输出一 输入数据。将测量数据列成表格，再画出正反行程各 输入量值对应的输出量平均值的连线，便可得到输 出—输入特性曲线，此曲线称为传感器的静态校准曲 线。衡量传感器静态特性的主要技术指标是线性度 （直线度）、灵敏度和重复性等。
俞立乎等：舵杌测试系统上力矩测量的校准方法研究
源自文库
舵机测试系统上力矩测量的校准方法研究
Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｔｏｒｑｕｅ Ｓｅｎｓｏｒ ｆｏ，Ｍｉｓｓｉｌｅ—ｒｕｄｄｅｒ Ｍａｃｈｉｎｅ
俞立平韩丰
（中国空空导弹研究院计量测试研究室，河南洛阳４７１００９）
摘要：介绍了导弹舵机测试系统上力矩测量时所用的扭矩传感器的结构及工作原理，结合导弹舵机测试系统中加载台上扭矩传感器的实际 安装结构，设计力矩校准装置，根据扭矩测量的测试原理及溯源要求确立校准方法，采用计算机进行数据采集，将采集到的数据进行运算分析 形成校准曲线和拟合直线，最终得出校准结论。 关键词：扭矩传感器；校准方法；力矩校准装置；校准曲线；拟合直线
相似文献(3条)
1.期刊论文 欧阳柏添 关于对相位差型微机扭矩仪校准方法的探讨 -现代测量与实验室管理2004,12(4)
本文介绍了运用多功能校准源5520A对相位差型微机扭矩仪的校准方法.
2.期刊论文 李宇红.Carlo Ferrero 扭矩传感器校准和不确定度评定 -计量技术2003,""(10)
图２静重式扭矩标准机工作原理图
力 式中矩：矢Ｌ量—Ｍ—＝Ｌ力×臂厂矢量；卜力矢量。
力矩矢量的模Ｍ＝Ｊｑ。ｓｉｎ（ｘ
Ｍ式＝ｍ中ｇ（卜１一在磊有／空ｄ）气Ｌｓ的ｉｎ重ｏｔ力场中砝码受到的向下
作用力，Ｎ； ￡——力臂长度，ｍ；
ｒ重力加速度，ｍ／ｓ２； ａ——力臂与铅垂线的夹角，ｒａｄ；
ｍ——砝码质量，ｋｇ； ｄ，如——分别为砝码材料密度和砝码所在地点的 空气密度，ｋｇ／ｍ３。 ２．３扭矩传感器静态特性的测量
实际上，具有严格线性关系的传感器很少，大多 数传感器具有非线性特性，线性度（非线性误差）是以 一定的拟合直线或理想直线为基准得到的。拟合直 线的计算方法不尽相同，这里我们用的是一元线性回 归的统计方法得到的拟合直线。如图３所示，在规定 条件下，传感器静态校准曲线与拟合直线问的最大偏
差△ｋ与满量程输出之比的百分数称为传感器的线
万方数据
作者简介：俞立乎，女，工程师。工作单位：中国空空导弹研究院计量测 试研究室。通讯地址：４７１００９河南省洛阳市。
韩丰，中国空空导弹研究院（洛阳４７１００９）。 收稿时间：２００７一０９—１４
舵机测试系统上力矩测量的校准方法研究
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
以扭矩传感器测量原理为基础,阐述了航空发动机测试系统测功机的校准方法;通过分析航空发动机测试系统测功机校准方法存在的问题,提出了现场 校准方法,探讨了量值传递过程中的误差来源及对策.
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_jlycsjs200802005.aspx 授权使用：北京航空航天大学(bjhkht)，授权号：25e76825-8bcc-4667-b607-9e38010ae7e9
（３）最后，按图５所示将光电编码器与弹簧扭杆 轴的端面相连接，并将光电编码器的固定弹簧片用螺 栓固定在加载台的前支座上；将光电编码器信号线的 插头与加载台上的“编码器”线连接。光电编码器所 输出角度为校准杆受砝码作用向下转动所产生的角 度０，直接录入计算机用于力矩的计算。
万方数据
图６系统校准界面
（５）校准负荷级数应不少于５级，第一级负荷一
万方数据
合实际情况拟定相应的校准方法。 ２．２根据静重式扭矩标准机的工作原理，如图２所 示。静重式扭矩标准机是指以砝码的重力作为负荷， 借助一定的力臂杠杆，通过适当的机构按预定顺序自 动平稳地把力矩直接地施加到被检扭矩仪上的扭矩 机。结合实际，我们为舵机加载台上设计一校准用的 杠杆（后称校准杆），长０．５ｍ，安装在扭矩传感器的弹 簧扭杆上，通过在校准杆两端挂上托盘和标准砝码 （或检定合格的砝码）给扭矩传感器上施加一标准扭 矩。
用测试设备上的扭矩传感器计量受控、测量结果准确
可靠和满足使用要求，从而达到质量控制、性能评定
和试件验证的目的。
参考文献
［１］李庆忠，李宇红编．力值、扭矩和硬度测量不确定度评定导贝盯
．中国计量出版社，２００３． ［２］国防科工委科技与质量司组织编写．力学计量．原子能出版
社，２００２．
［３］蒋敦斌，李文英编．非电量测量与传感器应用．国防工业出版 社．２００５．
性度（非线性误差）。传感器的灵敏度为在稳定工作 状态下传感器的输出变化量与引起此变化的输入变 化量之比，非线性传感器的灵敏度的大小等于所对应 的拟合直线的斜率。重复性则表示在相同环境条件 下，对同一被测的输入量连续多次进行测量时，其测 量结果间的不一致程度。
输
拟
出
合
信
直
号
线
图４力矩校准装置校准杆安装
（６）在校准杆另一端挂上托盘按表１逐个增减砝 码，重复上述操作，校准另一方向的力矩及刚度系数。 另一个方向加同样的砝码，但扭矩传感器输出的电压 为负值，将所有测试点校准完成后，测试数据记录在 计算机中。
（７）点击扭矩及刚度校准区域的“图像”按钮，计 算机自动将所有数据进行一元线性回归，拟合函数选 用Ｌａｂｖｉｅｗ数学函数库，软件采用ＶＣ＋＋６．０搭建，将 以上测试点拟合出一条力矩与力矩传感器电压之间Ｎ ～ｕ的拟合直线，如图７所示，并计算出拟合直线的斜 率和截距及精度，自动记录在计算机中。
Ｂ
兮∥、入霉
信
磁卜 Ａ
号 处
ｊ黼路Ｈ囝
理
图１检测电路原理
２校准方法的确定 ２．１ 已往校准实验室里扭矩传感器的检定主要采用 比较法进行测量。将扭矩传感器与扭矩标准装置连 接，在等臂横梁上悬挂多级专用砝码，产生标准扭矩， 使扭矩传感器与之进行直接比较。而对于专用测试 设备中扭矩传感器的校准中，为了确保扭矩传感器安 装和定位精度，扭矩传感器不能经常拆卸，故需要结
压块紧固螺栓，调节扭杆的工作长度，当弹簧扭杆的
工作长度增加时＇冈０度系数减小，反之刚度系数增加。
３结论
上述校准方法经过我们大量实验，证明完全可
行；软件操作简单，测试结果一目了然；测试数据重复
性好，使用该校准方法可增加检测数据的准确性和可
靠性，提高工作效率；通过校准方案的合理选择和应
用，可以准确有效地获得全部计量特性，可以确保专
俞立平， 韩丰 中国空空导弹研究院计量测试研究室,河南,洛阳,471009
计量与测试技术 METROLOGY & MEASUREMENT TECHNIQUE 2008，35(2) 0次
参考文献(3条) 1.李庆忠.李宇红 力值、扭矩和硬度测量不确定度评定导则 2003 2.国防科工委科技与质量司 力学计量 2002 3.蒋敦斌.李文英 非电量测量与传感器应用 2005
俞立乎等：舵杌测试系统上力矩测量的校准方法研究
ｍ
般应为额定负荷的１０％～２０％之间。在校准杆一端 挂上托盘，加上一个砝码，输入砝码总重量。在力矩 及刚度校准区域中点击“测量”按钮，待数据稳定后， 点击“确认”按钮后数据便自动录人计算机。按表１ 所示的顺序逐个增加砝码重量（砝码总重量可在１００Ｎ 范围内可以任意选取进行校准测试），当加到满负荷 １００Ｎ时再逐个减少砝码，并重复“测量”一“确认”操 作。这样重复增减砝码三次，把每一次增减过程中对 应的砝码输出电压值取平均，做为实测值记录到计算 机中。在系统测试过程中使用的是研华公司的ＰＣＬ一 ８８卡采集扭矩传感器信号。
０ 引言 导弹舵机是导弹飞行系统的执行机构，它直接关
系到导弹的打击精度。而在对导弹舵机测试过程中， 力矩的测量又是一个非常重要的技术指标。在测试 系统中扭矩传感器的准确度和精度直接影响到对舵 机产品力矩的测量准确度和精度，因此在对舵机测试 系统校准测试中，对扭矩传感器的校准溯源要求就显 得尤为重要，通过对扭矩传感器的校准溯源来实现对 力矩测量的校准溯源。 １ 扭矩传感器的类型、结构及工作原理
图５光电编码器的安装
（４）在主界面中点击“设备校准”按钮，进入图６ 所示的“设备校准”界面，选择需校准的通道及扭杆。
图３传感器的线性度
３校准方法的具体实施 （１）依据这一校准原理，首先将对应通道的相应
刚度的弹簧扭杆用上、下两个Ｖ型块坚固在扭矩传感 器中。
（２）其次，按图４所示将力矩校准装置的校准杆 安装在弹簧扭杆一端轴上的方形接头上，用上下两个 螺栓夹紧，并用校准杆中问的螺栓压紧。
下载时间：2010年11月24日
本方首次对有关扭矩校准的国内外标准和草案进行了系统的对比分析,重点介绍了新EA指南的概要,对指南中所涉及的扭矩计量仪器的等级划分,校准 方法以及不确定度影响因素进行了分析讨论,对用B类方法评估的因素的可能分布提出了建议.
3.期刊论文 金炜 关于航空发动机测功机校准相关问题的探讨 -计测技术2009,29(4)
表１ ３次重复测试数据
囤７校准拟合直线图
（８）所有通道校准完毕后，在图６所示的“设备校 准”界面上，点击扭矩及剐度校准区域中的“生成报
表”按钮，系统自动生成力矩校准报告。
（９）在力矩测量系统校准的同时，系统自动完成
刚度系数的测量。并将刚度系数记入计算机中。如
果刚度系数超限，应松开扭矩传感器尾端上、下“Ｖ”型
《计ｉ与测试技术）ｂｅｏｏｓ年第３５卷第２期
传感器的静态特性是在静态标准工作条件下测 定的。在标准工作条件下，利用一定精度等级的校准 设备，对传感器进行反复循环三次测试，得到输出一 输入数据。将测量数据列成表格，再画出正反行程各 输入量值对应的输出量平均值的连线，便可得到输 出—输入特性曲线，此曲线称为传感器的静态校准曲 线。衡量传感器静态特性的主要技术指标是线性度 （直线度）、灵敏度和重复性等。
俞立乎等：舵杌测试系统上力矩测量的校准方法研究
源自文库
舵机测试系统上力矩测量的校准方法研究
Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｔｏｒｑｕｅ Ｓｅｎｓｏｒ ｆｏ，Ｍｉｓｓｉｌｅ—ｒｕｄｄｅｒ Ｍａｃｈｉｎｅ
俞立平韩丰
（中国空空导弹研究院计量测试研究室，河南洛阳４７１００９）
摘要：介绍了导弹舵机测试系统上力矩测量时所用的扭矩传感器的结构及工作原理，结合导弹舵机测试系统中加载台上扭矩传感器的实际 安装结构，设计力矩校准装置，根据扭矩测量的测试原理及溯源要求确立校准方法，采用计算机进行数据采集，将采集到的数据进行运算分析 形成校准曲线和拟合直线，最终得出校准结论。 关键词：扭矩传感器；校准方法；力矩校准装置；校准曲线；拟合直线