舵机测试系统上力矩测量的校准方法研究

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舵机刚度测试系统的设计与仿真

舵机刚度测试系统的设计与仿真

舵机刚度测试系统的设计与仿真曲姣(国家开发银行,北京100013)摘要:飞行器舵机刚度测试系统是通过对伺服状态下的舵机施加一定频率和幅值的正弦力矩,同时测量舵机轴的转角变 化,最终测得舵机刚度。

在结构上,采用高性能的无框架直驱式力矩电动机作为力矩输出单元,通过弹簧杆进行力矩传递以 改善力矩加载性能,简化控制模型;在控制上,以可编程多轴运动控制器为控制核心,采用力矩、位置和电流三环的控制策 略,实现了基于位置内环的显式力矩控制。

仿真结果表明,该系统可达到预期的设计目标,力矩加载幅值误差和相位误差均 能满足技术指标要求。

关键词:蛇机刚度;力矩电动机;弹簧杆;力矩控制中图分类号:TP 23 文献标志码:A文章编号:1002-2333(2019)02-0105-05 Design and Simulation of a Steering Engine^s Stiffness Test SystemQU Jiao(China Development Bank, Beijing 100013, China)Abstract:The aircraft steering engine test system can apply a certain frequency and amplitude sinusoidal torque to the steering gear under servo state,and measure the change of the steering angle of the steering engine shaft.In terms of structure,a high-performance frameless direct drive torque m otor is used as the torque output unit.Spring rods are used to transmit torque to improve torque loading performance and simplify the control model.In terms of control,the programmable multi-axis motion controller is used as the control core.The control strategy of the torque loop,the position loop and the current loop is used to realize the explicit torque control based on the position inner loop.The simulation results show that the system can achieve the expected design goals,and the torque loading amplitude error and phase error can meet the technical requirements.Keywords:steering engine;torque m otor;spring rod;torque control0引言现代飞行器要求其控制系统具有高可靠性、高精度 和髙灵敏度。

电动舵机负载模拟器现场校准方法探讨及不确定度分析

电动舵机负载模拟器现场校准方法探讨及不确定度分析

杨 军
【 摘要 】针 对飞行器研制 中控 制系统半实物仿真试验所 用高性能 电动舵机 负载模 拟器系统设备原理 ,分析 了校准测试难 点,提 出了一种现场原位 校准方法 ,阐述
1 . 引 言
电动 舵机 负载 模拟 器 与 实时 仿 真计 算 机 、三轴 姿态仿 真转 台组成 半实物仿 真试验 系统 ,对 飞行器控 制系统进 行半实物 仿真试 验 ,以验 证控制系 统工作状 况。 电动舵机 负 载模拟器 在试验系 统中用于 向控制系 统的执 行机构一 舵机施加 力矩 ,模拟 飞行过程 中作 用在 舵 面 上 的气 动 负荷 ,进而 检 测控 制 系 统 性 能 , 为 验 证 产 品 质 量 和 优 化 设 计 提 供 依








模 拟 器 现 场 校 准 方 法 探 讨 及 不 确 定 度 分 ¥i -
中国航 天科技 集 团公 司第七 总体设计部
了校准方法 的原理 ,分析 了可行 性。结合 实际校 准测量数据进 行 了不确定 度分析,对校准方法和装置进行 了验证。 【 关键词 】电动舵机 负载模拟器 ;校 准;校 准不确定度
原理
电动 舵机 负 载模 拟 器 系统 结 构原 理 示 意 图如 图1 所 示 , 主 要 由 加 载 机 构 和 控 制 系 统构成 。
卸 力 矩 传 感 器 并 分 别 对 力 矩 传 感 器 和 力 矩 传 舵 机 负 载 模 拟 器 工 作 以及 测 量 的 影 响 , 主 要 感 器 配 套 测 量 电 路 进 行 校 准 , 然 后 进 行 合 原 因 为 高 精 度 数 字 电压 表 存 在 输 入 阻 抗 。 现 成 。 但 由于 一 般 电动 舵 机 负 载 模 拟 器 力 矩 传 代仪表技术 的发展 ,高精度 数字 电压表 输入 感 器配套测量 电路 已集成 到控制系 统中 ,存 阻抗 已达 1 M Q以上 。通过 试验表 明高精 度数 在无 法分 离且 控制柜体积重 量较大不 便搬运 字电压表 的输 入阻抗对测 量精 度的影响 可以 等 限制因素 ,实施困难 。再者 由于信 号匹配 忽 略 。 等 原因 ,采用 分部校准法 无法真实准确 反映 关 于原 配 力矩 传 感器 的老 化 、稳 定性 系 统误差 。 问 题 ,可 通 过 规 范 校 准 步 骤 解 决 。标 准 力矩 2 )采 用 传 统 的 原 位 校 准 方 法 ,另 选 标 测量仪 的送检 应在需要对 电动舵机负载模 拟 准 力矩传感器 与 电动舵机 负载模拟 器轴系 同 器 校 准 之 前 执 行 ,并 在 送 检 取 回后 尽 可 能 短 轴 安装 , 由 于 需 要 在 电动 舵 机 负 载 模 拟 器 轴 的时间 间隔 内开展对 电动舵机 负载模拟 器的 系 上 串 接 标 准 传 感 器 和 连 接 工 装 , 导致 原 有 校 准 。 工作 状态发生 改变 ,无法 获得反 映实际工作 5 . 校准方法不确定 度分析 状态 的真实测量 结果 。 5 . 1校准测量方法 4 . 校准方法 用 标准 力 矩测 量 仪测 量舵 机 负载 模器 4 . 1基本原理 加载力矩值 ,评定值为 电动舵机负载模拟器 为 避免 上述 校 准 方法 缺 陷 ,提 出新 的 加 载示 值3 0 0 N m 。重 复测 量 l O 次 ,取 l O 次测 校准 方法 。即利 用 电动舵机 负载模拟器 原配 量 的算术平均值 作为测量 结果。测量环境符 力矩传 感器作 为量值传递标 准 ,为其配 套专 合被 测设备及 标准力矩测量仪 的工作要求 , 用 高 精 度 数 字 电 压 表 , 组 成 标 准 力 矩 测 量 环 境 对 测 量 值 的影 响 可 以 忽 略 。 仪 。将 原配力矩 传感器拆 卸后与高精度 数字 5 . 2测量结果 电压表一并送 上一级计量 技术机构进 行系统 测量结 果见表1 。 校 准,将 高精度 力矩量值赋 值给标 准力矩测 5 . 3测量不确定度 的主要来源 量 仪 , 返 回后 将 原 配 力 矩 传 感 器 正 确 安 装 复 a . 标准力矩测量仪 误差; 位 ,并确保 电动 舵机负载模 拟器工作 正常 。 b . 测 量 的重 复 性 。 校 准 时 ,在 保 持 原 配 力 矩 传 感 器 输 出信 号 与 5 . 4标准力矩 测量 仪的误差 引入 的标准 舵机 负载模拟器 控制系统 连接的 同时,另外 不确 定 度 “ 引出一路接入 专用高精度 数字 电压表 ,组成 标 准力 矩 测量 仪 经高 一级 计 量标 准检 标 准力矩测量 仪,完成对 电动舵机 负载模拟 定 ,其 量程为 3 0 0 N m ,精度 为满 量程 0 . 2 % , 器 力矩 加 载 精 度 的 校 准 。其 校 准 原 理 示 意 图 其 允 许 误 差 极 限 为 ± 0 . 6 N m。假 设 测 量 值 在 如 图2 所示 。 允许 误差 极 限 范 围 内的概 率分 布 为均 匀分 布 , 得 k为 ,其 标 准 不确 定 度 为 :

舵机测试用弹簧钢板扭矩梯度参数校准装置设计

舵机测试用弹簧钢板扭矩梯度参数校准装置设计

舵机测试用弹簧钢板扭矩梯度参数校准装置设计
金冉;朱永晓;丁丹丹;张旺
【期刊名称】《电子测试》
【年(卷),期】2018(0)12
【摘要】针对目前舵机测试用弹簧钢板静态测试装置的不足,设计一种可进行动态激励的弹簧钢板扭矩梯度参数校准装置,并提出相应的测试方法.通过控制激励源的力矩输出和对弹簧钢板的角度、扭矩信号进行采集,结合最小二乘、频响函数估计等数据处理方法,实现对弹簧钢板静态扭矩梯度、阶跃扭矩梯度和正弦扭矩梯度特性的准确分析.
【总页数】3页(P53-55)
【作者】金冉;朱永晓;丁丹丹;张旺
【作者单位】贵州航天计量测试技术研究所,贵州贵阳,550009;贵州航天计量测试技术研究所,贵州贵阳,550009;贵州航天计量测试技术研究所,贵州贵阳,550009;贵州航天计量测试技术研究所,贵州贵阳,550009
【正文语种】中文
【相关文献】
1.三轮摩托车钢板弹簧参数的设计与选择 [J], 常留学
2.一种弹簧钢板式舵机负载模拟系统结构设计 [J], 周蓓;黄玉平;蔡昱
3.农用运输车钢板弹簧选型与计算机辅助参数设计 [J], 江浩斌;周孔亢
4.基于Qt GUI多片等厚叠加钢板弹簧关键参数设计及仿真分析软件开发 [J], 梁
宇通;张云山;周长城;李雪;于曰伟
5.任意分布参数的钢板弹簧的可靠性优化设计 [J], 张义民;贺向东;刘巧伶;闻邦椿因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

电动舵机减速器扭矩测量误差分析与补偿

电动舵机减速器扭矩测量误差分析与补偿

t / r e m e n t e r r o r s a n d d e c r e a s e s t h e m e a s u r e m e n t p r e c i s i o n . T a k i n g d e c e l e r a t o r a s t h e s t u d y o b j e c t , t h e m a t h e m a t i c a l m o d e l o f
Ab s t r a c t : T h e i n p u t a n t i o u t p u t t o r q u e c h a r a c t e r i s t i c s o f d e c e l e r a t o r a r e t h e v i t a l p e f o r ma n  ̄ ’ e s f o r me a s u i r n g e l e c t r i c s t e e r —
中图分类号 : T M 9 3 0 . 1 文献标 识码 : A 国家标准学科分类代码 : 4 6 0 . 4 0 3 0
To r q ue me a s ur e me n t e r r o r a na l y s i s a nd c o m pe n s a t i o n o f e l e c t r i c a l s t e e r i n g e ng i ne de c e l e r a t o r
电 动舵 机减 速 器 扭 矩 测 量 误 差 分 析 与 补 偿 术
李 凯, 袁 峰 ,胡英 辉
哈尔滨 1 5 0 0 0 1 )
( 哈尔滨T业大学 电气T程 及 自动化学院

要: 减 速 器 的扭 矩 输 入 输 …特 性 是 衡 量 电 动 舵 机 性 能 的 重 要 指 标 。在 测 量 实 验 中 , 由于 机 械 安 装 , 轴 承 摩 擦 和 电 机 驱 动 器

提高舵机力矩的设计研究

提高舵机力矩的设计研究

提高舵机力矩的设计研究
陈捷俊
【期刊名称】《航空兵器》
【年(卷),期】1996(000)001
【摘要】本文分折了提高舵机力矩的意义,提出并实现了在原型舵机的基础上优化结构,提高舵机力矩的设计理论和方法。

【总页数】8页(P13-20)
【作者】陈捷俊
【作者单位】航空工业总公司第○一四中心洛阳;471009
【正文语种】中文
【中图分类】TJ760
【相关文献】
1.电动舵机力矩特性的简易测量研究 [J], 崔业兵;鞠玉涛;郑健;许敬;潘强
2.永磁电机的力矩波动对舵机修正精度的影响 [J], 张福新;王海;张嘉易;张健;李新福
3.反操纵负载力矩对电动舵机性能的影响分析 [J], 郭栋;李朝富
4.基于数字滤波技术的舵机摩擦力矩在线检测 [J], 刘超;何平;王猛;赵志强
5.飞机舵机电动加载系统多余力矩抑制方法 [J], 刘晓琳;李卓
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舵机测试实验报告

舵机测试实验报告

舵机测试实验报告舵机测试实验报告张冲一、实验目的为了较好的设计旋翼无人机的舵机控制系统,必须首先确定舵机的旋转精度,舵机精度的高低直接影响控制的精度。

如果舵机的精度达到1°,那么我们现有的控制方式将能很好的实现舵机的控制,从而保证旋翼无人机控制系统的精度。

如果达不到1°,那么我们需要根据舵机的实际精度来改进控制方式,使其尽可能的满足旋翼无人机的控制要求。

所以我们设计了这个舵机测试实验来验证S3156型舵机精度能否达到1°。

二、实验原理如图1,舵机的控制信号是脉冲宽度调制(Pulse Wide Modulator,PWM)信号,利用占空比的变化改变舵机的位置。

图1 PWM控制信号(左图) 实测得PWM信号(右图) 受到舵机测试仪给出的PWM控制信号之后,与舵机相连的指针将发生偏转,偏转变化量将通过转台刻度读出。

如果舵机输出位置精度达到1 ,则满足设计要求。

图2舵机精度测试平台1、把舵机固定在转台中央,使得舵机的转子与转台的圆心重合。

2、把舵机输入端连接到舵机测试仪的输出端,把舵机测试仪接上电源3、把测试仪的输出端连上示波器,系统连接完成如下图3。

4、打开示波器电源,手动微调一下舵机测试仪,使其偏转角度尽可能的小,用游标转盘精确的量出偏转的角度并记录下来;从示波器上读出PWM 波的周期以及高电平部分持续时间,并记录下来。

先从0°一直测到30°,然后再从0°测到-30°。

图3 系统连线实拍图四、实验器材示波器,S3156高精度舵机,舵机测试仪,转台,电源,导线。

舵机具体的选择标准如下:1、质量在10g 以内的微型数字舵机,尽量减少RUA V 总重2、速度0.160s (即舵机偏转60需要0.1s )左右 3、输出力矩0.23Servo M kg cm >?其中,PWM 波周期是恒值ms .516T =,电源输出电压V 5U =。

舵机频率特性的测试误差分析与修正

舵机频率特性的测试误差分析与修正

/ G
北 京 理 工 大 学 学 报
第, +卷
随着! 的减小而增大"若 ! 为$ , / % %& ’ ! " 采样 # ! " 频率为( , 则! / % ) & ’ " 采集造成的相位误差达到了 , 已超出了测试精度范围" % * + , 为了减小相位误差, 应尽可能地提高转换频率 ; 但! 过高将造成数据处理负担过重, 同时它 ! ! " ! " 也受限于 ! / 不可能无限制提高"通过硬件 " 芯片, 改造可在一定程度上消除信号采集的系统误差: 为 激励信号和响应信号输入通道分别配备独立的 ! / 采用同步触发信号保证两路信号严格 " 转换芯片, 同步采集"但是这种措施要求增加硬件投入, 电路 结构更加复杂化, 且! / " 转换芯片也存在个体差 别, 导致工作特性也不尽相同" / ! " 采集造成的误差属于测试系统的系统误 [ ] + , 然后对测试 差, 可预先测得其大小和变化规律 结果进行补偿和修正, 消除系统误差"作者采取软 件修正的方法来消除误差, 不仅能够消除 ! / " 采集 的系统误差, 而且也能够消除其它信号传递环节所 引起的误差"
[ ] # 系统更高的测试精度
于测试系统频率特性分析的误差修正方法, 并进行 了试验!
< 频率特性测试系统
这里讨论广义上的测试系统, 不仅包括硬件部 分, 而且还包括软件处理算法!测试系统原理框图 如图#所示, 它由测试计算机、 功率放大器和信号调
收稿日期: ! $ $ = $ = $ # 基金项目: “ ” 工程二期投资建设项目 ! # # 作者简介:汪首坤 ( —) , 男, 博士, 讲师, : # U " " T < L ’ , 6 Q , + ) R I !Q , + 9 0 N 4 9 * ( 9

高性能电动舵机负载模拟器关键计量特性校准方法研究

高性能电动舵机负载模拟器关键计量特性校准方法研究
t i c s a n d i t s c a l i b r a t i o n d i f i c u l t i e s a r e a n a l y z e d .D y n a mi c a n d s t a t i c l o a d t o r q u e i n s i t u c li a b r a t i o n me t h o d i s p r o p o s e d, t h e s i mu l a t i o n t e s t me t h o d o f s u r p l u s t o r q u e t o e l i mi n a t e p e r f o ma r n c e i s p u t f o r w r d.a a n d t h e e r I l 0 r o f d y n a mi c a n d s t a t i c l o a d t o r q u e c li a b r a t i o n t e s t re a b ie r l f y a n ly a z e d . Ke y wo r d s :h i g h — p e r f o ma r nc e e l e c t i r c ud r d e r l o a d e mu l a t o r ;c li a b r a t i o n:e r r o r a n ly a s i s
图1 高性能电动舵机负载模拟器系统结构原理 图
基金项 目:中国航天科技集 团公 司 2 0 1 3年计量研究项 目 作者简介 :杨军 ( 1 9 6 7一) ,男 ,工程师 ,主要从事计量 测试 及 专用测试设备校准研究 工作 。
YANG J u n ( S i c h u a n A e r o s p a c e S y s t e m E n g i n e e i r n g R e s e a r c h I n s t i t u t e ,C h e n g d u 6 1 0 1 0 0 ,C h i n a ) A b s t r a c t :Wo r k i n g p i r n c i p l e i s e x p o u n d e d o n h i g h — p e f r o r ma n c e e l e c t i r c r u d d e r l o a d s i mu l a t o r s y s t e m, a n d t h e k e y m e t m l o  ̄ c M c h ra a c t e r i s —

舵机测试

舵机测试

伺服舵机测试方法一、 目的:本测试方法说明有关舵机的测试, 记录和判定方法二、 堵转扭力测试测试设备:舵机控制器舵机固定夹具扭力计电流表操作方法 :1舵机供电电压设定 4.8V2舵机的旋转输出轴固定在扭力计的轴心3舵机控制器脉冲宽度制调节在 1.5ms, 接上舵机, 使舵机静止在舵机的中央位置4用舵机固定夹具紧夹舵机, 注意不能让舵机转轴受力5使舵机控制器的脉宽输出变成 2ms, 记录扭力计上显示的"正向堵转扭力" 和电源输出的电流6使舵机控制器的脉宽输出变回 1.50ms, 确定扭力计上显示为零, 表示舵机没有受力7使舵机控制器的脉宽输出变成 0.8ms, 记录扭力计上显示的"负向堵转扭力" 和电源输出的电流8舵机供电电压设定 6.0V, 重覆步骤 3 到 7三、 角度测试测试设备:舵机控制器角度测试架操作方法 :1舵机供电电压设定 4.8V2舵机控制器脉冲宽度制调节在 1.5ms, 接上舵机, 使舵机静止在舵机的中央位置3舵机固定在角度测试架上, 指针较准在 90度4量度舵机在舵机控制器的脉宽输出在 0.8, 1.0, 1.5, 2.0 和 2.2ms时的角度脉宽0.8 1.0 1.5 2.0 2.2角度25 ± 345 ± 390± 1135 ± 3150 ± 35舵机供电电压设定 6.0V, 重覆步骤 2 到 4四、 速度测试测试设备:舵机控制器速度测试架操作方法 :1舵机供电电压设定 4.8V2舵机控制器脉冲宽度制调节在 1.5ms, 接上舵机, 使舵机静止在舵机的中央位置3舵机固定在角度测试架上, 指针较准在 90度4使舵机控制器的脉宽输出变成 2ms, 记录正向60度角摆幅的时间 (正向1)5使舵机控制器的脉宽输出变回 1.50ms, 记录反向60度角摆幅的时间 (反向1)6使舵机控制器的脉宽输出变成 0.8ms, 记录反向60度角摆幅的时间 (反向2)7使舵机控制器的脉宽输出变回 1.50ms, 记录正向60度角摆幅的时间 (正向2)8舵机供电电压设定 6.0V, 重覆步骤 2 到 7五、 测试结果测试结果可自己一个表格记录以上数据。

船舶舵机系统的定位性能试验及精度验证

船舶舵机系统的定位性能试验及精度验证

船舶舵机系统的定位性能试验及精度验证船舶舵机系统是船舶操纵系统的核心组件之一,对船舶的操纵性能和安全性起着重要作用。

定位性能试验及精度验证是评估船舶舵机系统性能的关键步骤,可以通过实验方法来验证系统的准确性和稳定性。

首先,在进行定位性能试验前,我们需要了解船舶舵机系统的组成结构。

船舶舵机系统主要由舵机、控制器和传感器组成。

舵机是负责舵角的变化,控制器负责接收操纵指令并控制舵机运动,而传感器用于监测和反馈舵机的位置信息。

定位性能试验的目的是验证舵机系统在接收指令后,实际舵角的变化与预期舵角的变化之间的一致性。

为了进行定位性能试验及精度验证,我们可以采用以下步骤:1. 设计实验方案:根据船舶舵机系统的要求和实际应用场景,设计试验方案。

确定需要测试的舵角范围、测试方法、采样频率等。

2. 搭建实验平台:根据试验方案,搭建舵机系统的测试平台。

确保船舶模型的稳定性和可控性,以保证实验数据的准确性。

3. 获取数据:根据试验方案,使用合适的仪器和设备采集数据。

可以利用传感器获取舵机的位置信息,并将数据记录下来。

4. 数据分析:通过对采集的数据进行分析,比较实际舵角与期望舵角之间的差异。

可以使用统计学方法进行数据处理和评估,如计算平均偏差、标准差等。

5. 确定精度验证指标:根据船舶舵机系统的要求和应用场景,确定精度验证的指标。

这可以包括舵角误差、响应时间、稳定性等。

6. 评估结果:通过与精度验证指标进行比较,评估船舶舵机系统的定位性能。

如果系统的性能满足要求,则可以通过验证。

除了以上步骤,还可以提出一些注意事项来确保试验的准确性和可靠性:1. 试验环境:尽可能在实际航行条件下进行试验,考虑到风浪、浪涌等因素对舵角稳定性的影响。

2. 重复性试验:进行多次试验,以验证结果的可重复性和一致性。

可以计算重复试验之间的偏差,并评估试验结果的稳定性。

3. 数据处理:对采集到的数据进行有效处理,去除异常值和噪声,以确保分析的准确性。

舵机测试系统上力矩测量的校准方法研究

舵机测试系统上力矩测量的校准方法研究
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
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
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。
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:
(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。
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(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。
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
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
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。
(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
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
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
下载时间:2010年11月24日
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:2007一研究
作者: 作者单位: 刊名:
英文刊名: 年,卷(期): 被引用次数:
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.
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

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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
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
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)
俞立乎等:舵杌测试系统上力矩测量的校准方法研究
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
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。
《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。
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。







线
图4力矩校准装置校准杆安装
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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)
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。
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.
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俞立乎等:舵杌测试系统上力矩测量的校准方法研究

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。
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