扭矩傳感器在電機(jī)測試系統(tǒng)中的扭矩測量精度如何保證。對于測試系統(tǒng)每每說到測試精度，人們一定會問系統(tǒng)精度能做到多少，因?yàn)榇蠹叶贾罍y試系統(tǒng)的精度受多種因素影響，絕非是簡單的測量儀器精度所能保證的。今天就說說電機(jī)測試系統(tǒng)中的扭矩測量精度如何保證。
在電機(jī)測試系統(tǒng)當(dāng)中，扭矩的測量往往是通過扭矩傳感器來實(shí)現(xiàn)的。下圖是典型的電機(jī)扭矩測試方式：
被測電機(jī)通過聯(lián)軸器連接
扭矩傳感器，扭矩傳感器另外一端通過聯(lián)軸器連接負(fù)載電機(jī)。系統(tǒng)工作時(shí)，被測電機(jī)工作在速度環(huán)（或扭矩環(huán)），負(fù)載電機(jī)工作在扭矩環(huán)（或速度環(huán)），扭矩傳感器測量扭矩大小并將扭矩值通過信號傳送給測量儀器。了解了扭矩測試過程，我們就可以找到扭矩測試的關(guān)鍵因素點(diǎn)，第一：扭矩傳感器的測量精度；第二：測試儀器的測量精度；第三：電機(jī)（被測和負(fù)載）的扭矩加載精度；第四：系統(tǒng)的機(jī)械安裝精度。接下來我們針對每一個(gè)因素點(diǎn)進(jìn)行分析。
首先是
扭矩傳感器的測量精度。有人說扭矩傳感器的很簡單，每一個(gè)傳感器都有標(biāo)稱精度，直接查看其手冊資料就可以知道。確實(shí)無論國內(nèi)還是國外的扭矩傳感器，都有其標(biāo)稱的測量精度，但是扭矩傳感器都有其測量量程，如何選擇合適的量程也是至關(guān)重要的因素。這里給大家推薦一個(gè)“三五原則”，所謂的“三五原則”就是當(dāng)測試扭矩在1N.m以內(nèi)時(shí)，為保證測量精度，建議測量范圍不小于量程的三分之一，比如量程為1N.m的傳感器，建議最小測到0.33N.m；當(dāng)測量扭矩在1N.m以上時(shí)，為保證測量精度，建議測量范圍不小于量程的五分之一，比如量程為10N.m的傳感器，建議最小測到2N.m。只有這樣才能保證扭矩傳感器的測量精度。
第二測試儀器的測量精度，傳統(tǒng)的電機(jī)測試系統(tǒng)是采用電參數(shù)表、扭矩儀等分立儀器對電參數(shù)和扭矩轉(zhuǎn)速參數(shù)分別測試進(jìn)行測量，在穩(wěn)態(tài)下測量精度可以保證，一旦進(jìn)行瞬態(tài)參數(shù)的測量將大大影響測量精度。因此在瞬態(tài)測試情況下必須使用功率分析儀此類高精度測量儀器，同步對電參數(shù)和扭矩轉(zhuǎn)速測試進(jìn)行測量，保持測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。
第三
扭矩傳感器扭矩加載精度，當(dāng)我們能保證測量精度時(shí)，必須考慮系統(tǒng)的加載精度。比如系統(tǒng)在測試過程中，我們想測試5N.m力矩點(diǎn)時(shí)，通過控制器發(fā)送指令，控制電機(jī)進(jìn)行加載，此時(shí)系統(tǒng)必須要能同步監(jiān)測實(shí)際扭矩量，并實(shí)時(shí)通過PID進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證輸出力矩在5N.m（誤差大小視PID控制優(yōu)化程度而定）。
第四
扭矩傳感器系統(tǒng)的機(jī)械安裝精度，機(jī)械安裝精度低，意味著測試臺架的機(jī)械對中角度偏差大，電機(jī)測試系統(tǒng)在長期運(yùn)行時(shí)將會出現(xiàn)測試臺架變形、異常振動(dòng)、螺絲脫落、聯(lián)軸器斷裂等問題。因此必須保證對中精度，否則之前所做的一切都將化為虛有。
ZRN503動(dòng)態(tài)扭矩傳感器
一、應(yīng)用范圍：
1、電動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等旋轉(zhuǎn)動(dòng)力設(shè)備輸出扭矩及功率的檢測；
2、風(fēng)機(jī)、水泵、齒輪箱、扭力板手的扭矩及功率的檢測；
3、鐵路機(jī)車、汽車、拖拉機(jī)、飛機(jī)、船舶、礦山機(jī)械中的扭矩及功率的檢測；
4、可用于污水處理系統(tǒng)中的扭矩及功率的檢測；
5、可用于制造粘度計(jì)；
6、可用于過程工業(yè)和流程工業(yè)中。
7、濃密機(jī)、攪拌機(jī)扭矩測量裝置、扭矩測量裝置、扭矩保護(hù)系統(tǒng)。
二、基本原理：
扭矩傳感器的的測量原理：采用應(yīng)變片電測技術(shù) ,在彈性軸上組成應(yīng)變橋,向應(yīng)變橋提供電源即可測得該彈性軸受扭的電信號。將該應(yīng)變信號放大后，經(jīng)過壓/頻轉(zhuǎn)換，變成與扭應(yīng)變成正比的頻率信號。
三、產(chǎn)品特點(diǎn)：
1.信號輸出可任意選擇波形─方波或脈沖波。
2.檢測精度高、穩(wěn)定性好、抗干擾性強(qiáng)。
3.不需反復(fù)調(diào)零即可；連續(xù)測量正反扭矩。
4.即可測量靜止扭矩，也可測量動(dòng)態(tài)扭矩。
四、扭矩傳感器主要功能及性能指標(biāo)：
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指標(biāo)名稱 |
扭矩傳感器性能指標(biāo) |
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測量范圍 |
0-±1N。m和0-±100000N。m（量程任選） |
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精 度 |
0.1%F.S、0.25%F.S. 0.5%F.S |
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非線性 |
＜±0.08 % F· S |
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重復(fù)性 |
＜±0.06% F· S |
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遲滯 |
＜±0.05% F· S |
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信號輸出 |
10KHz±5KHz脈沖信號，4-20mA電流,
1-5V或0-5V電壓信號，
USB直接相連（或按客戶要求訂做） |
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轉(zhuǎn)速 |
60個(gè)脈沖/轉(zhuǎn)或120個(gè)脈沖/轉(zhuǎn) |
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零點(diǎn)溫飄： |
＜0.2 % F· S /10℃ |
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響應(yīng)頻率 |
100us |
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環(huán)境溫度 |
－20 ～ 70℃ |
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電源電壓： |
±15V±5%或15~36VDC |
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總消耗電流 |
＜130mA |
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長期穩(wěn)定性 |
＜±0.3% F· S |
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絕緣阻抗： |
>500MΩ |
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斷裂負(fù)載： |
200 % |
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防護(hù)等級 |
IP65 |
五、規(guī)格尺寸對照表
(1) 水平安裝:如圖11所示:
(2) 垂直安裝:圖12所示:
扭矩傳感器 應(yīng)用案例：
如上圖-普通常規(guī)電機(jī)測試平臺
應(yīng)用ZRN系列扭矩傳感器組建交直流電機(jī)測試系統(tǒng) 。測試電機(jī)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、功率等參數(shù)。
其它常規(guī)用法還有：
1、電動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等旋轉(zhuǎn)動(dòng)力設(shè)備輸出扭矩及功率的檢測；
2、風(fēng)機(jī)、水泵、齒輪箱、扭力板手的扭矩及功率的檢測；
扭矩傳感器又稱力矩傳感器、扭力傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器、扭矩儀,扭矩傳感器是對各種旋轉(zhuǎn)或非旋轉(zhuǎn)機(jī)械部件上對扭轉(zhuǎn)力矩感知的檢測。扭矩傳感器是一種測量各種扭矩、轉(zhuǎn)速及機(jī)械功率的傳感器精密測量儀器。扭矩傳感器將扭力的物理變化轉(zhuǎn)換成精確的電信號。
扭矩傳感器分類：扭矩傳感器分為動(dòng)態(tài)和靜態(tài)兩大類，其中動(dòng)態(tài)扭矩傳感器又可叫做轉(zhuǎn)矩傳感器、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器、非接觸扭矩傳感器、旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器等。扭矩傳感器可以應(yīng)用在制造粘度計(jì)，電動(dòng)（氣動(dòng)，液力）扭力扳手，它具有精度高，頻響快，可靠性好，壽命長等優(yōu)點(diǎn)。
扭矩傳感器應(yīng)用領(lǐng)域：電動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等旋轉(zhuǎn)動(dòng)力設(shè)備輸出、風(fēng)機(jī)、水泵、齒輪箱、扭力板手、鐵路機(jī)車、汽車、拖拉機(jī)、飛機(jī)、船舶、礦山機(jī)械、污水處理系統(tǒng)、制造粘度計(jì)、過程工業(yè)和流程工業(yè)中應(yīng)用范圍比較廣泛。
