[发明专利]一种扭矩传感器标定方法

摘要

本发明公开了一种扭矩传感器标定方法，包括如下步骤：1）将待标定扭矩传感器安装于标定台架上；2）将砝码加载到加载长臂的一端，同时利用调平气缸对调平短臂进行支撑，利用调平气缸对调平短臂进行顶升，直至加载长臂回复到水平状态；3）重复步骤2），并记录待标定扭矩传感器的输出电压；4）卸载一块砝码，利用调平气缸对调平短臂进行调节，直至加载长臂回复到水平状态，记录待标定扭矩传感器的输出电压；5）重复步骤4），直至卸载完成，完成一个标定循环；6)建立标定模型，解算得到标定系数；7）重复步骤2）—步骤6）5次，检验数据的重复性。本发明标定操作简单，标定的精度高，标定费用低，并且适用性强。

主权项

一种扭矩传感器标定方法，其特征在于：包括如下步骤：1)将待标定扭矩传感器安装于标定台架上，其中，待标定扭矩传感器测量轴的一端与加载长臂相连，另一端与调平短臂相连；2)将砝码加载到加载长臂的一端，同时利用调平气缸对调平短臂进行支撑，待稳定后，利用调平气缸对调平短臂进行顶升，直至加载长臂回复到水平状态，完成一次加载；记录此时的砝码重量及对应的待标定扭矩传感器的输出电压；其中，砝码的转动半径为1m；3)重复步骤2)，并逐级加载砝码，直至加载扭矩达到待标定扭矩传感器的额定测试扭矩，完成整个加载，并记录此过程中的砝码重量及对应的待标定扭矩传感器的输出电压；4)平稳地卸载一块砝码，待系统稳定后，利用调平气缸对调平短臂进行调节，直至加载长臂回复到水平状态，完成一次卸载；记录此时的砝码重量及对应的待标定扭矩传感器的输出电压；5)重复步骤4)，并逐级卸载砝码，直至卸载完成，并记录此过程中的砝码重量及对应的待标定扭矩传感器的输出电压；完成一个标定循环；6)建立标定模型，解算得到标定系数：设加载和卸载均为n个等级，每个等级加载或卸载砝码重力为G_i，对应传感器输出电压为U_i，i＝1、2、......、n，由于砝码的转动半径为1m，所以施加的转矩T的大小与砝码的重力G的大小相等；因此：加载过程砝码重力和待标定扭矩传感器的输出电压之间的模型为：G_i＝a_j0+a_j1U_i+a_j2U_i²   (1)式中：a_j1、a_j2、a_j0为加载过程的标定系数，将G_i和U_i代入(1)式，采用最小二乘法计算出a_j1、a_j2、a_j0；卸载过程砝码重力和输出电压之间的模型为：G_i＝a_x0+a_x1U_i+a_x2U_i²   (2)式中：a_x1、a_x2、a_x0为卸载过程的标定系数，将G_i和U_i代入(2)式，采用最小二乘法计算出a_x1、a_x2、a_x0；最后，根据加载和卸载过程得到标定系数a₀、a₁、a₂：$a_0=\frac{a_{j0}+a_{x0}}{2},a_1=\frac{a_{j1}+a_{x1}}{2},a_2=\frac{a_{j2}+a_{x2}}{2};$7)重复步骤2)—步骤6)5次，检验数据的重复性：设每次得到的标定系数为a_0i、a_1i、a_2i，i＝1、......、5，若：$\frac{a_{0i}-\underset{i=1}{\overset{5}{\Σ}}{a}_{0i}/5}{\underset{i=1}{\overset{5}{\Σ}}{a}_{0i}/5}\≤0.1,\frac{a_{1i}-\underset{i=1}{\overset{5}{\Σ}}{a}_{1i}/5}{\underset{i=1}{\overset{5}{\Σ}}{a}_{1i}/5}\≤0.1,\frac{a_{2i}-\underset{i=1}{\overset{5}{\Σ}}{a}_{2i}/5}{\underset{i=1}{\overset{5}{\Σ}}{a}_{2i}/5}\≤0.1$则说明标定重复性好，最终得到标定系数为$a_0=\frac{\underset{i=1}{\overset{5}{\Σ}}{a}_{0i}}{5},a_1=\frac{\underset{i=1}{\overset{5}{\Σ}}{a}_{1i}}{5},a_2=\frac{\underset{i=1}{\overset{5}{\Σ}}{a}_{2i}}{5};$否则，需要检查标定系统进行重新标定。