应用领域
| 用于通用和“转移标准”应用的扭矩传感器静态校准 |
| 介绍了扭矩传感器分类的步骤 |
| 不适合校准扭矩扳手 |
下面的数字代表标准的段落
4.扭矩传感器的特征
| 该仪器的所有组件，包括电缆，必须被识别（生产厂商的名称、类型、4或6线、序列号等等） |
| 如果重要的话，必须表明测量侧（即扭矩应用侧）。例如，这一案例带有旋转传感器，具体取决于是否有滑环 |
| 扭矩传感器和安装部件不得采用侧向力或弯矩 |
5.1 扭矩传感器的校准
校准 = 将已知扭矩应用于传感器并记录其提供的数据
| 如果由于交换的额外不确定性小于校准结果的相对不确定度的 1/3 (SCS 在不确定度平衡中考虑到这一点)，我可以交换读取单位。 |
| 组件和适配器必须能承受最大传输扭矩的1.5 倍 |
| 在最大扭矩时，测量设备和适配器的长度变化必须小于 1 mm |
| 校准前，传感器和适配器必须以额定扭矩的 8 至 12% 过载至少加载4次，持续1 至1.5 分钟（为安全起见，并避免在校准期间发生损坏) |
5.2 指示设备的分辨率
| 分辨率 r 是最后一个活跃数的增量，前提是当工具卸载时最大波动为 1 个增量。 |
| 如果指示变化超过1个增量，则分辨率为波动的一半 + 1 位数 |
| 测量范围的最小值根据下一个表中的级数定义(分类标准) |
5.3 校准的准备工作
| 所有调整（如有）必须有记录 |
| 测量应在温度稳定后进行 |
| 零值信号必须在纵向位置上已卸载扭矩的校准前后记录 |
| 从生产商指定的一侧应用扭矩 |
| 正向指示顺时针扭矩 |
5.4 校准程序
| 按指定步骤进行顺时针或逆时针校准 (通常在测量范围内为5步) |
| 我们将每步的等待时间定为10秒，尽可能保持恒定 |
| 在校准方向的第一个周期中，必须对额定扭矩进行3次预紧，并在每次安装位置发生变化后进行1次 |
| 每次预紧(短时间)后等待零值稳定(最多3分钟)，并记录数值 |
| 在第一个安装位置的最后一次预紧后，在3分钟后记录蠕变 |
| 最好是在120°的3个位置进行校准 |
| 对于带方形联轴器的扭矩传感器, 使用 4 x 90°位置 |
| 对于1、2和5类，可以仅在90°或120°有一次旋转 |
| 如下表所示，测量的数量取决于扭矩传感器的类别 |
所需测量系列数量
如下所述，扭矩阶段的最小数值(除零级之外)应用于每个方向:
– 级数 0,05 和 0,1 = 8 (在测量范围内适当分布)
注: 例如，在级数10、20、30、40、50、60、80和100 % ME 或2、5、10、20、40、60、80和100 % ME
– 级数 0,2 and 0,5 = 5 (20, 40, 60, 80 e 100 % ME)
– 级数 1 至 5 = 3 (20、60和100 % diME) (SCS 的第1类程序:5 级）
测量范围的最小值应为一个校准值。
扭矩传感器可在多个扭矩测量范围内单独校准
第1类校准序列
| 环境温度必须在18 和 28°C(最佳为 22°C)之间，并在±1 K内稳定。 |
| 特别是存在蠕变时，两个加载步骤之间的间隔必须相同 |
| 测量前的指示可以归零或包含在计算中 |
| 对于具有定义刻度的仪器 (N∙m)，必须在每一系列测量开始时将指示归零。 |
5.4.7 扭矩传感器的评估
案例一: 单递增级数
| 各校准扭矩以来自递增级数按零点校正的显示值在不同安装位置的平均值来计算校准结果。用原点计算立方和线性平滑函数，并确定插值误差 |
| 迟滞不参与分级，虽然考虑了插值误差，但不影响标准测量不确定度 |
案例二: 递减和递增级数
| 各校准扭矩以来自递减和递增级数按零点校正的显示值在不同安装位置的平均值来计算校准结果。用原点计算线性平滑函数，并确定插值误差 |
| 如果仪器有固定刻度（N∙m），插值误差由示值误差代替 |
| 分级中同时考虑了可逆误差（迟滞）和插值（或示值误差），作为相对不确定性误差的影响因素 |
校准结果
案例一: 单递增级数
| 各校准扭矩的计算校准结果Y(Mk)，是来自递增级数按零点校正的显示值在不同安装位置的平均值 |
案例二: 递增递减级数
| 各校准扭矩的计算校准结果Yh(Mk)，是来自递减和递增级数按零点校正显示值在不同安装位置的平均值 |
注: 二次递增级数中的0°位置（级数0,05 至 0,5）不包括在校准结果的计算内
再现性 b(MK) 和重复性 b’(MK
| 每个扭矩都要计算再现性 b(MK) ，因为递增级数显示值的重复性误差在不同的安装位置被零点降低 |
| 每个校准扭矩都要计算再现性 b’(MK) ，因为递增级数显示值的重复性误差量在同样的安装位置被零点降低 |
零点信号 f0 的相对误差
| 零值应在每个递增级数之前和每递减级数之后记录。 |
| 零值应在完成卸力约30秒后读取 |
| 零误差 f0 是所有安装位置两个读数差的最大绝对值 |
可逆性(滞后) h(MK)
| 每个校准扭矩的可逆性误差 h(MK) 是每个扭矩步骤的递增和递减级数示值差的最大绝对值 |
插值误差 fa(MK)
插值误差 fa(MK) 借助测量范围内通过原点运行的平滑函数来计算:
案例一:第三度 – 立方（不适用于级数 1 至 5，应用第一度)
案例二:1° 度方程 – 线性
| 各校准步骤的插值误差计算为校准结果*和相关平滑函数值的差。校准证书内必须表明所用的方程式。 |
*校准结果: 不带滞后 Yh(MK)， 带滞后 Y(MK)
示值误差 fq(MK)
| 示值误差 fq(MK)仅用于在扭矩设备内直接显示结果的扭矩仪，且其不能用电子示值适配表示扭矩结果的插值函数 |
| 它表示校准结果与应用参考扭矩之间的差 |
短期蠕变
| 短期蠕变是扭矩传感器质量的良好指标（值越高，质量越低） |
| 在第一个安装位置，它是第一个测量级数前的零点(等待3分钟后)和紧接第三次预紧力卸力后的零点差除以上限范围内的校准结果 |
分类原则
| 某类分配给扭矩传感器的测量范围，包括符合相应分类标准的所有校准扭矩 – 从测量范围的上限到最小的校准扭矩 |
分类测量范围的最小值应为:
- ≤ ME 的20% （级数 0.2 至 5）
- ≤ ME 的40% （级数 0.05 至 0.1）
分类标准
就分类而言，5.4.7 中确定的绝对数量将根据下表转换为相对数量。因此必须考虑以下标准:
| – 相对可再现性; |
| – 相对可重复性; |
| – 相对零点偏差; |
| – 相对可逆性误差(仅限案例II); |
| – 相对指标或插值偏差; |
| – 测量范围下限的显示单元分辨率 |
扭矩测量装置的分类标准
校准证书
我们稍后将详细分析校准证书，其中至少必须包含以下信息:
- 扭矩测量装置的所有元件和用于引入扭矩的元件标识;
- 标明右向和/或左向扭矩;
- 执行校准的环境温度;
- 校准日;
- 校准实验室和所用标准信息;
- 此标准的引用;
- 具有相关测量范围指示的分类结果;
- 校准结果(案例 I 和案例 II 的不同安装位置显示值的平均值)，说明插值校准结果的相对测量不确定度或相对不确定区间，例如，根据附件 C（如果适用），确定相关插值方程以及相应的测定方法;
- 短期蠕变
此外，校准证书应包括:
- 根据5.4.7 的测量值和计算参数表;
- 来自立方(案例 I)或线性(案例二)插值函数的显示值偏差的图形表示;
- 作为校准扭矩函数（例如根据附件 C），确定函数插值校准结果或相对不确定区间的相对测量不确定度的图形表示;
- 加载图，表示随时间的扭矩变化过程，以及在校准装置中不断应用扭矩的时间，分辨率约为10秒。
有效期
-最大证书有效期不得超过26月，但通常建议作年度校准，尤其是当有特定的可追溯性要求或质量保证法规要求时
扭矩传感器应重新校准:
– 如果曾经过载，即在过载测试期间高于施加扭矩
– 进行纠正性维护后；或在可能影响计量性质或测量不确定度的不当操作后。
相对不确定度的计算(根据 DIN 51309)
案例IA: 类0,05 至 0,5，带立方平滑函数
案例IB: 带线性平滑函数
类0,05 至 0,5
类1 至 5
案例IIA: 仅带线性函数 – 尺度未知
类0,05 至 0,5
类1 至 5
案例IIB: 仅带线性函数 – 尺度已知
类0,05 至 0,5
类1 至 5
相对不确定度
如表所示，此计算公式使用贡献值:
校准证书
第1页: 封面页
第一页遵照 ACCREDIA 模版: 除了 ACCREDIA 徽标外，还有 SCS 徽标。这些徽标显示在校准证书的每一个页面上。此页包含客户的标识和有关订单的信息、待校准仪器的信息 (种类、型号和序列号)、收到仪器的日期和校准日期、实验室物流信息和授权签字(中心或其它机构的负责人)
第2页: 信息
第二页根据 Accredia 模版，提供了进一步的信息:
– 参考标准
– 实验室参考的标识细节及其可追溯性(校准证书和不确定性)
– 连接到参考的放大器标识和特征
– 电缆和适配器特征
第3页: 信息
详细写明以下信息：
待校准工具的特征、其放大器、电缆、适配器、灵敏度、校准装置、环境条件、校准地点（在作外部校准时)和零信号值、校准前后，以及与校准相关的任何其他信息。
第4页: 校准和分类结果
此页面显示插值曲线函数中的不确定值:
– 案例一 立方和线性
– 案例二 单线性。
如果适当的话，则表示有定义刻度仪器的不确定性。
第二个表按照DIN 51309，根据下一页表10内的参数分类。
并表明短期蠕变。
第5页: 插值方程和分类标准
本页显示：
9. 插值方程，将被用于扭矩传感器的分级，并获取以下选项卡的值。13 在第7页 (立方插值)上。
10. 扭矩传感器分级标准的值。
该级数自动确定，验证所有参数是否符合标准要求
第6页: 测量数据
– 该页有一个表，其中测量值被显示为根据指定的测量周期所施加的扭矩函数。
– 表内的值以 N∙m 单位表示，也可以用 mV/V 单位表示。
第7页: 以图和立方插值显示的结果
– 第一个图显示各单独校准步骤的相对误差
– 第二个图显示插值误差趋势
– 立方插值表显示使用第5页9.1节中的用于计算各测量步骤中间值的公式计算出的数值
