CN111780920B - 在线原位校准动态扭矩传感器方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在线原位校准动态扭矩传感器方法，涉及扭矩传感器校准技术领域。本发明的主要技术方案为：将磁电式扭矩传感器设置在被测扭矩传感器的轴上，将被测扭矩传感器连接在转动驱动设备和负载设备之间；启动所述转动驱动设备，并将所述转动驱动设备设定预定的扭矩值，记录所述磁电式扭矩传感器的读数M0和所述被测扭矩传感器的读数Mi；使用公式ΔM＝Mi‑M0获得所述被测扭矩传感器的误差值ΔM；其中，所述磁电式扭矩传感器的精度大于所述被测扭矩传感器的精度。本发明解决了扭矩传感器无法动态校准的技术问题。

Description

在线原位校准动态扭矩传感器方法
技术领域
本发明涉及扭矩传感器校准技术领域，尤其涉及一种在线原位校准动态扭矩传感器方法。
背景技术
扭矩传感器是一种测量各种扭矩、转速及机械功率的精密测量仪器。其应用范围广泛，主要用于:电动机、发动机、内燃机等旋转动力设备输出扭矩及功率的检测；风机、水泵、齿轮箱、扭力板手的扭矩及功率的检测；铁路机车、汽车、拖拉机、飞机、船舶、矿山机械中的扭矩及功率的检测；污水处理***中的扭矩及功率的检测；用于过程工业和流程工业测试中。
由于扭矩传感器是一种精密的测量仪器，所以需要对扭矩传感器定期进行校准。目前，扭矩传感器的校准主要是静态校准，即扭力传感器需要从设备上拆卸下来，通过静态夹在的方式进行校准。而这种静态的校准方式与实际的使用状况严重不符，很难真实反应出工作状况(工况)条件下的动态工作实际性能，特别是当转矩的转速比较高时的时候，扭矩传感器静态校准时的技术性能与实际动态使用状态存在比较大的差异。
所以上述的技术问题还需进一步解决。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种在线原位校准动态扭矩传感器方法，主要目的是解决扭矩传感器无法动态校准的技术问题。
本发明提供了一种在线原位校准动态扭矩传感器方法，该在线原位校准动态扭矩传感器方法包括：
将磁电式扭矩传感器设置在被测扭矩传感器的轴上，将被测扭矩传感器连接在转动驱动设备和负载设备之间；
启动所述转动驱动设备，并将所述转动驱动设备设定预定的扭矩值，记录所述磁电式扭矩传感器的读数M0和所述被测扭矩传感器的读数Mi；
使用公式ΔM＝Mi-M0获得所述被测扭矩传感器的误差值ΔM；
其中，所述磁电式扭矩传感器的精度大于所述被测扭矩传感器的精度。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
具体地，将所述转动驱动设备设定为多个不同的扭矩值，对应检测获得所述磁电式扭矩传感器的读数M0和所述被测扭矩传感器的读数Mi；
在多个不同扭矩值的情况下计算所述被测扭矩传感器的误差值ΔM，选取最大值作为所述被测扭矩传感器的误差值ΔM。
具体地，将所述转动驱动设备设定为3个不同的扭矩值，对应检测获得所述磁电式扭矩传感器的读数M0和所述被测扭矩传感器的读数Mi；
在3个不同扭矩值的情况下计算所述被测扭矩传感器的误差值ΔM，选取最大值作为所述被测扭矩传感器的误差值ΔM。
具体地，在获得所述误差值ΔM的所述转动驱动设备输出的扭矩值情况下，多次读取所述磁电式扭矩传感器的读数M0i，根据公式
Figure BDA0002574598500000021
算取扭矩基准值M'0；
以及，在获得所述误差值ΔM的所述转动驱动设备输出的扭矩值情况下，每间隔预设时间读取一次所述被测扭矩传感器的读数Mi，读取多次所述被测扭矩传感器的读数Mi，并算取多次所述被测扭矩传感器的读数Mi的算术平均值
Figure BDA0002574598500000031
具体地，当
Figure BDA0002574598500000032
时，根据公式
Figure BDA0002574598500000033
获得所述被测扭矩传感器的重复性Sn；
其中，所述MPE为所述被测扭矩传感器的最大允许误差值。
具体地，当
Figure BDA0002574598500000034
时，根据公式
Figure BDA0002574598500000036
获得所述被测扭矩传感器的重复性Sn；
其中，所述MPE为所述被测扭矩传感器的最大允许误差值。
具体地，在获得所述误差值ΔM的所述转动驱动设备输出的扭矩值情况下，读取十次所述磁电式扭矩传感器的读数M0i来算取所述扭矩基准值M'0。
具体地，每间隔3分钟读取一次所述被测扭矩传感器的读数Mi，并读取10次所述被测扭矩传感器的读数Mi，来算取所述被测扭矩传感器的读数Mi的算术平均值
Figure BDA0002574598500000035
具体地，所述被测扭矩传感器与所述转动驱动设备和所述负载设备之间的连接轴为水平状态或竖直状态。
借由上述技术方案，本发明在线原位校准动态扭矩传感器方法至少具有下列优点：
本发明实施例提出的一种在线原位校准动态扭矩传感器方法，其能够在被测扭矩传感器位于原位时进行校准工作，即能够保持被测扭矩传感器与转动驱动设备的连接状态，在动态工作中进行校准工作。使校准的结果能够真实的反应出被测扭矩传感器在工作状况条件下的动态工作实际性能。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种在线原位校准动态扭矩传感器方法流程示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种在线原位校准动态扭矩传感器方法其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
本发明实施例提供了一种在线原位校准动态扭矩传感器方法，如图1所示，该方法包括：
101、将磁电式扭矩传感器设置在被测扭矩传感器的轴上，将被测扭矩传感器连接在转动驱动设备和负载设备之间。
具体地，可以保持被测扭矩传感器与转动驱动设备以及负载设备的连接状态，即被测扭矩传感器无需在设备中拆卸下来，然后直接将磁电式扭矩传感器设置在被测扭矩传感器的轴上；或者，设置一水平或者竖直的工作台，将转动驱动设备和负载设备相对的设置，然后将被测扭矩传感器连接在二者之间，并使三者的连接轴处于同一直线，进而可以开启被测扭矩传感器的测试工作。
当转动驱动设备具备扭矩调节功能时，即具备输出扭矩值可调时，可以直接通过控制转动驱动设备本身来调节输出的扭矩值；或者可以增设用于控制转动驱动设备的控制器，通过控制器来控制转动驱动设备的输出扭矩值，进而进行精准的复合实际工作情况的动态校准。
其中，磁电式扭矩传感器的具体设置方式与磁电式扭矩传感器的使用方式相同，是在被测扭矩传感器的轴上设置非晶态合金薄带，然后对应的安装磁电式扭矩传感器的感应端。磁电式扭矩传感器的工作原理为技术人员所知，本发明实施例不做赘述。
102、启动所述转动驱动设备，并将所述转动驱动设备设定预定的扭矩值，记录所述磁电式扭矩传感器的读数M0和所述被测扭矩传感器的读数Mi。
具体地，通过步骤101完成了被测扭矩传感器以及磁电式扭矩传感器的安装工作。步骤102中将转动驱动设备设定预定的扭矩值之后便可以开始检测工作，该预定的扭矩值可以是常规的用于校准被测扭矩传感器的输出值，也可以将转动驱动设备实际的工作情况下所输出扭矩值作为预定的扭矩值，或者也可以根据被测扭矩传感器将要应用或者正在应用的工作环境中所处的扭矩值，设定转动驱动设备的预定的扭矩值。
103、使用公式ΔM＝Mi-M0获得所述被测扭矩传感器的误差值ΔM；其中，所述磁电式扭矩传感器的精度大于所述被测扭矩传感器的精度。
具体地，需要注意的是，为了使用磁电式扭矩传感器对被测扭矩传感器进行校准，即获得被测扭矩传感器的误差值，所以磁电式扭矩传感器的精度必须高于被测扭矩传感器的精度，且在进行校准工作之前，需要预先判定磁电式扭矩传感器的工作状态是否正常。
进而，通过上述的101-103步骤可以获得磁电式扭矩传感器的扭矩值，以及被测扭矩传感器的扭矩值，通过二者的做差，便可以获得被测扭矩传感器的误差值ΔM。
本发明实施例提出的一种在线原位校准动态扭矩传感器方法，其能够在被测扭矩传感器位于原位时进行校准工作，即能够保持被测扭矩传感器与转动驱动设备的连接状态，在动态工作中进行校准工作。使校准的结果能够真实的反应出被测扭矩传感器在工作状况条件下的动态工作实际性能。
在具体实施中，将所述转动驱动设备设定为多个不同的扭矩值，对应检测获得所述磁电式扭矩传感器的读数M0和所述被测扭矩传感器的读数Mi；在多个不同扭矩值的情况下计算所述被测扭矩传感器的误差值ΔM，选取最大值作为所述被测扭矩传感器的误差值ΔM。
具体地，如果仅设置单一的转动驱动设备输出的扭矩值，进行被测扭矩传感器的校准，则容易出现测定的盲区，即可能会出现被测扭矩传感器在某一扭矩值或者一定扭矩值范围内测量相对精准的情况。所以可以如上所述，将转动驱动设备设定多个不同的扭矩值，如比较有代表性的实际工作中的几个扭矩值，然后进行读数的误差值的计算，这样当选择误差值最大值作为被测扭矩传感器的误差值ΔM时，可以保证检测获得的误差值ΔM的准确性，避免落入上述的测定盲区中。
其中，上述的设定的转动驱动设备的多个扭矩值，可以是非连续的，可以间隔相同比例的。
优选地，可以将所述转动驱动设备设定为3个不同的扭矩值，对应检测获得所述磁电式扭矩传感器的读数M0和所述被测扭矩传感器的读数Mi；在3个不同扭矩值的情况下计算所述被测扭矩传感器的误差值ΔM，选取最大值作为所述被测扭矩传感器的误差值ΔM。其中，3个不同的扭矩值仅是一周较佳的选择，实施者还可以根据实际情况设定5个或者更多个不同的扭矩值，本发明实施例不做具体限定。
在具体实施中，其中在获得所述误差值ΔM的所述转动驱动设备输出的扭矩值情况下，多次读取所述磁电式扭矩传感器的读数M0i，根据公式
Figure BDA0002574598500000071
算取扭矩基准值M'0；
以及，在获得所述误差值ΔM的所述转动驱动设备输出的扭矩值情况下，每间隔预设时间读取一次所述被测扭矩传感器的读数Mi，读取多次所述被测扭矩传感器的读数Mi，并算取多次所述被测扭矩传感器的读数Mi的算术平均值
Figure BDA0002574598500000072
具体地，当通过设定多个不同的扭矩值进行检测，并对比获得最大的被测扭矩传感器的误差值ΔM后，可以继续在该扭矩值的情况下，进行更进一步的检测。即如上所述，通过在在获得所述误差值ΔM的所述转动驱动设备输出的扭矩值情况下，时间上连续或者非连续的读取多个磁电式扭矩传感器的读数M0i，并通过公式
Figure BDA0002574598500000073
算取磁电式扭矩传感器的平均值，作为扭矩基准值M'0。这样获得的扭矩基准值M'0不是单一的点值是平均值，作为扭矩基准值更加合适，也更加精准。
其中，每间隔预设之间读取的多个被测扭矩传感器的读数Mi，经过算术平均的计算后，获得的读数Mi，更能够代表在获得较大误差值ΔM的转动驱动设备输出扭矩值情况下的读数情况，反应在上述扭矩值加载下被测扭矩传感器的普遍读数情况。
进一步地，在读取多个被测扭矩传感器的读数Mi时，优选地，每间隔3分钟读取一次所述被测扭矩传感器的读数Mi，并读取10次所述被测扭矩传感器的读数Mi，来算取所述被测扭矩传感器的读数Mi的算术平均值
Figure BDA0002574598500000074
在获得所述误差值ΔM的所述转动驱动设备输出的扭矩值情况下，读取十次所述磁电式扭矩传感器的读数M0i来算取所述扭矩基准值M'0。
具体地，上述的10次以及3分钟等的次数以及时间的设定，并不是限定，仅是优选的方案而已，本发明实施例并不限定其他读取次数以及读取间隔时间。
在具体实施中，其中为了更加精准的判断被测扭矩传感器的误差以及其误差出现的频率，进行重复性的检测。即在获得了上述的扭矩基准值M'0、被测扭矩传感器的读数Mi的算术平均值
Figure BDA0002574598500000081
之后，可以根据下述的公式判断，被测扭矩传感器的读数Mi的算术平均值
Figure BDA0002574598500000082
与扭矩基准值M'0的差值是否超过了被测扭矩传感器的最大允许误差值MPE，并进一步的算取重复性Sn。
其中，当
Figure BDA0002574598500000083
时，根据公式
Figure BDA0002574598500000084
获得所述被测扭矩传感器的重复性Sn；其中，所述MPE为所述被测扭矩传感器的最大允许误差值。
当
Figure BDA0002574598500000085
时，根据公式
Figure BDA0002574598500000086
获得所述被测扭矩传感器的重复性Sn；其中，所述MPE为所述被测扭矩传感器的最大允许误差值。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种在线原位校准动态扭矩传感器方法，其特征在于，包括：
将磁电式扭矩传感器设置在被测扭矩传感器的轴上，将被测扭矩传感器连接在转动驱动设备和负载设备之间；
启动所述转动驱动设备，并将所述转动驱动设备设定预定的扭矩值，记录所述磁电式扭矩传感器的读数M0和所述被测扭矩传感器的读数Mi；
使用公式ΔM＝Mi-M0获得所述被测扭矩传感器的误差值ΔM；
其中，所述磁电式扭矩传感器的精度大于所述被测扭矩传感器的精度；
在获得所述误差值ΔM的所述转动驱动设备输出的扭矩值情况下，多次读取所述磁电式扭矩传感器的读数M0i，根据公式
Figure FDA0003125689100000011
算取扭矩基准值M'0；
以及，在获得所述误差值ΔM的所述转动驱动设备输出的扭矩值情况下，每间隔预设时间读取一次所述被测扭矩传感器的读数Mi，读取多次所述被测扭矩传感器的读数Mi，并算取多次所述被测扭矩传感器的读数Mi的算术平均值
Figure FDA0003125689100000012
当
Figure FDA0003125689100000013
时，根据公式
Figure FDA0003125689100000014
获得所述被测扭矩传感器的重复性Sn；其中，所述MPE为所述被测扭矩传感器的最大允许误差值；
或，当
Figure FDA0003125689100000015
时，根据公式
Figure FDA0003125689100000016
获得所述被测扭矩传感器的重复性Sn；其中，所述MPE为所述被测扭矩传感器的最大允许误差值。
2.根据权利要求1所述的在线原位校准动态扭矩传感器方法，其特征在于，
将所述转动驱动设备设定为多个不同的扭矩值，对应检测获得所述磁电式扭矩传感器的读数M0和所述被测扭矩传感器的读数Mi；
在多个不同扭矩值的情况下计算所述被测扭矩传感器的误差值ΔM，选取最大值作为所述被测扭矩传感器的误差值ΔM。
3.根据权利要求2所述的在线原位校准动态扭矩传感器方法，其特征在于，
将所述转动驱动设备设定为3个不同的扭矩值，对应检测获得所述磁电式扭矩传感器的读数M0和所述被测扭矩传感器的读数Mi；
在3个不同扭矩值的情况下计算所述被测扭矩传感器的误差值ΔM，选取最大值作为所述被测扭矩传感器的误差值ΔM。
4.根据权利要求1所述的在线原位校准动态扭矩传感器方法，其特征在于，
在获得所述误差值ΔM的所述转动驱动设备输出的扭矩值情况下，读取十次所述磁电式扭矩传感器的读数M0i来算取所述扭矩基准值M'0。
5.根据权利要求1所述的在线原位校准动态扭矩传感器方法，其特征在于，
每间隔3分钟读取一次所述被测扭矩传感器的读数Mi，并读取10次所述被测扭矩传感器的读数Mi，来算取所述被测扭矩传感器的读数Mi的算术平均值
Figure FDA0003125689100000021
6.根据权利要求1所述的在线原位校准动态扭矩传感器方法，其特征在于，
所述被测扭矩传感器与所述转动驱动设备和所述负载设备之间的连接轴为水平状态或竖直状态。
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