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扭矩傳感器名詞和表達式(一)

來源:安慶市高烽商貿有限公司   2021年06月22日 16:35  

精度等級 vs 整體精度

精度等級為產品分類提供了實用指南,在實際應用中,精度等級不可被認為是整體精度。因為其同時還會受到其他因素影響。
 
舉例:
我們來看T10F扭矩傳感器的兩個不同版本, "S" (標準版本) 以及 "G" (即優化包括滯后的線性誤差) ,量程為100 N·m到10 kN·m。在技術參數表中, "S" 版本: 溫度對零點的影響(TK0) 精度為: 0.05%, 溫度對靈敏度影響為 (TKC) 為0.1%,包括滯后的線性誤差 (dlh) 為±0.1%,由于后兩個值,所以精度等級為0.1。而版本 "G" 對包括滯后的線性偏差 (dlh) 進行了改進,其值僅有0.05%。度對靈敏度的影響 (TKC) 仍然是 0.1%。因此,版本 “G” 的精度等級仍然為 0.1。
 
 
顯然, 版本 "G" 沒有對精度等級產生任何影響。但是不同的是:僅TKC這個值會對測量產生較大影響,但對某些應用來說,例如在部分負載范圍內進行測量時,其影響要小得多。

 

 

靈敏度C

額定扭矩零扭矩輸出信號值之間的跨度。通常,HBM 扭矩傳感器規定了兩個單獨的靈敏度,一個用于順時針扭矩,另一個用于逆時針扭矩。

 

圖1: 額定扭矩靈敏度
 

靈敏度C被表示為特性曲線的斜率。特性曲線為連接未加載的扭矩傳感器的 輸出信號SM0和額定扭矩輸出信號Sn之間的直線。簡單表達式為:C = Sn − SM0 

 

靈敏度和額定扭矩形成一對已知值,將扭矩和輸出信號對應在一起。如果給出兩對這樣的值,即可用來設置放大器。通常,第二對值是零扭矩和零輸出信號跨度(即輸出信號=初始扭矩信號)。

 

標稱靈敏度

傳感器靈敏度的標稱值。通常順時針和逆時針扭矩相等。但是,傳感器的標稱靈敏度僅在規定的公差范圍有效。

 

靈敏度誤差

實際靈敏度與標稱靈敏度的允許偏差。是相對于標稱靈敏度的百分比。對于HBM扭矩傳感器,在交付前測定了每個傳感器的實際靈敏度。該值記錄在測試證書或校準證書中。因此,在確定精度等級時,不考慮靈敏度公差。

 

 

溫度對靈敏度的影響

溫度對靈敏度的影響是實際輸出信號的變化,也就是在額定扭矩下,溫度變化10K對輸出信號產生的最大影響量。溫度對靈敏度的影響(也稱為溫度靈敏度系數)是傳感器施加負載時,溫度變化對輸出信號的影響。輸出信號必須通過減去相應溫度下的初始扭矩信號進行校正有效溫度是指傳感器溫度。HBM定義的傳感器靜態溫度是指15分鐘內的傳感器最大溫度變化不超過0.1K。偏差量以實際輸出信號的百分比表示。
 
 
溫度對靈敏度的影響會導致特性曲線的斜率變化。當傳感器在明顯不同于參考溫度下運行時,這一點尤為重要。但是,對于部分量程,它的影響很小,因為產生的偏差是實際輸出信號的百分比。
 
請注意,通常溫度對靈敏度的影響和溫度對零點的影響(TK0) 是相互疊加的
 
舉例
一個額定扭矩為1 kN⋅m的扭矩傳感器,溫度對靈敏度的影響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0.1%。
 
對于1kN m的扭矩(額定扭矩),這相當于1 N⋅m。但是,對于200Nm的扭矩,偏差僅為0.2 N⋅m,因為TKC 始終是指實際輸出信號的百分比偏差,這是因為靈敏度基于的是直線斜率。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,可能導致最大偏差高達0.2%。并且不適用于在3°C下使用,因為該溫度不在額定溫度范圍內。
 
溫度對零點信號的影響
溫度對零點信號的影響是指傳感器在10K溫度變化情況下,傳感器空載輸出信號額定靈敏度相對變化量。參數表中的規定值是指額定溫度范圍內可能的最大值。溫度對零點信號的影響(也稱為零點信號的溫度系數)通過測量在重新建立靜止溫度狀態后零扭矩下,測量溫度變化10K導致的零扭矩(傳感器空載)實際輸出信號的變化來確定的。這里的溫度是傳感器溫度。HBM 定義的靜止溫度狀態是指15分鐘內的最大溫度變化不超過0.1K。

圖2:  溫度對靈敏度的影響TKC和溫度對零點的影響TK0
 
溫度對零點信號的影響會導致特性曲線平移(見圖2)。當傳感器不在參考溫度下運行時,這一點尤為重要。在工作溫度下通過去皮或調零,可以消除由溫度對零點信號影響而產生的測量誤差。
 
請注意,通常溫度對零點的影響和溫度對靈敏度的影響 (TKC) 是相互疊加的
 
舉例:

一個額定扭矩為1kN⋅m的扭矩傳感器,溫度對零點的影響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,零點信號偏差可能高達標稱靈敏度的0.05%,對應于0.5Nm的偏差。該偏差與傳感器加載的扭矩無關。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,可能導致最大偏差高達0.1%。其不適用于在3°C下使用,因為該溫度不在標稱溫度范圍內

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