扭矩、轉速、轉角這些機械量在現代化測試臺中發揮越來越大的作用。除了對于精度和轉速更高的需求外，還有自動化和高效運行的要求，如何滿足用戶的要求呢?今天我們來探討下重要的成功要素:

1.現代測試臺的需求

2.如何選擇扭矩傳感器

3.如何進一步提高扭矩測量的性能?

4.數據采集系統和自動化系統必備的特性

5.應該選擇哪種自動化概念?

6.特色服務

    

1. 現代化測試臺的需要

今天成功的必要因素包括對市場的快速反應，推出成熟的新產品。產品的開發和測試時間需要大大縮短。通過現代化的測量設備和方法，效率能提高10倍。在汽車和航空工業，能源效率始終是個重要的議題，焦點逐漸轉移到發動機開發，滾動阻力和能量轉換效率。

  

扭矩傳感器

另外，測量放大器和控制系統必須能夠進一步實時處理測量數據，以便測試臺進行調整。此外，還需要高分辨率對測量數據進行分析并保存。為提高效率，所有這些功能都需要在一個設備中完成。我們開發的PMX測量放大器系統就是根據這些需求開發的。其不僅用于測試與驗證，還可以用于生產部門的測量和自動化系統。這可以通過配置輸出通道來實現，包括模擬，或基于Ethernet的總線接口。通過高采樣率，高精度，高速數據記錄并實時處理，效率增益可高達30倍。

PMX 模塊化放大器

2. 如何選擇扭矩傳感器？

現代扭矩傳感器，例如T12和T40系列，都必須對測量數據進行數字化，并有極高的采樣率，只有這樣才能滿足功能性測試的高要求。不僅輸出扭矩信號，還包括轉速和轉角信號。通過 PMX 可以通過這些物理量計算功率和能源轉換率。

測量信號需要轉換為頻率信號以確保對噪聲免疫，這在惡劣的環境下會經常遇到，例如大型的發動機或變頻器會產生影響測量結果的電磁干擾。扭矩傳感器最重要的計量屬性包括：

• 精度等級
• 靈敏度誤差
• 溫度穩定性
• 線性和滯后誤差

但是，用戶還需要關注應用領域和負載限制：

• 轉速限制
• 可允許震蕩帶寬
• 側向力和縱向力限制
• 最高溫度、

3. 如何進一步提高扭矩測量的性能？

扭矩傳感器的測量信號可以通過PMX頻率測量模塊PX460采集。其精度高達 0.01%，并且可以同時連接4個T12或T40扭矩傳感器進行混合操作。為進一步優化測試數據，PMX 測量放大器還帶有內部計算通道，計算速率高達50微秒，可以用于實時計算。

• 這包括扭矩傳感器特性曲線的21點線性化。這意味著通過PMX?可以改進原始信號質量，超出技術參數表中的精度。這些測量信號能夠進行進一步處理，并提高測試臺的測量質量。
• 另外一個重要的功能是并聯，對原始測量數據獨立處理，例如濾波。這有利于信號處理以適合用于測試臺自動化。通過模擬信號和/或PMX實時以太網總線，能夠實現高效的測試臺自動化。
• 用于內燃機測試的特殊濾波：由于氣缸的壓縮和膨脹和燃燒對應的波動,內燃機產生的扭矩展現出非常高的動態性。在很多的測量系統中，顯示為 "噪聲" (或快速變化)。這可以通過CASMA濾波器消除。下圖顯示的為采用CASMA濾波的結果。可以看出CASMA濾波具有極高的穩定性，過濾的寬度越大，效果越好。

• 附加的功能包括測量峰值和均值，并記錄測試極限。這些控制值反過來可以用于實時監控限位值或容差帶，從而控制測試臺。
• 如果扭矩和轉速的原始值可以獲得，就可以采用數學計算通道實時計算并輸出。可連接的時間元件可被用于校正測量信號的附加運行時間的差異。這些差異會對測量結果產生負面影響。
• 測試信號：PMX 還提供給用戶很多方便的選項，模擬信號和系統狀態進行功能性測試，而測試臺無需真正啟動。通過激活扭矩傳感器“分流信號”，扭矩傳感器產生50% 的額定信號，即可進行“空運行”測試。PMX還帶有內部信號發生器，其可以用于模擬靜態或動態測試序列。

4. 據采集系統和自動化系統必備的特性

測量系統信號范圍必須廣泛，并且運行單一信號, 可以采集低頻信號（例如，緩慢變化的溫度值），也可以采集復雜的測量數據（在高測量頻率下同步采集），例如扭矩信號以及轉速和轉角信號需要同步采集。

決定性的因素不僅包括結實，高精度傳感器，同時還需要高精度，高可靠的測量采集。這兩者應該有同樣精度等級，并且至少要達到0.1%。采樣率和精度等級同樣重要。采樣率必須足夠高以便能獲取微小的變化。采集峰值，測量和計算通道必須能平行處理，速率至少應該達到20 kHz, 這相當于測量和計算網絡達到50微秒。在扭矩測量方面，PMX的PX460板卡采樣率高達38.4 kHz，能夠全面利用扭矩傳感器信號帶寬。

除了處理數據，用戶必須能夠實時訪問診斷信息。通過實時以太網接口，PMX支持總線周期時間≤10 kHz，能夠最大限度地減少消息傳輸的等待時間。依據不同的自動化應用，可獲得以下實時以太網接口:

• EtherCAT
• PROFINET (IRT protocol)
• Ethernet/IP

除了產生測量和控制信號，這些場總線還可以在 PMX 中并行運行。PMX可以作為 “從機” 使用。

5. 應該選擇哪種自動化概念？

基本的區別包括基于PC 的系統和嵌入式系統。這包括測量數據采集，控制/調整 以及可視化。如果高實時性非常重要，應該使用嵌入式系統。雖然所涉及的數據量非常小。

自動化概念的實時數據采集：PMX 負責測量，調整和自動化

實時調整無法在基于PC 的系統上完成。因為資源在所有部件上使均一分配的，在某些情況下，控制任務需要等待。周期時間有時需要 50 ms 或更多，這無法滿足測試臺快速，可靠調整的要求。嵌入系統則完全不同，在內部 CPU 中專門為調節任務分配了資源，這與在測量系統中內置軟PLC 解決方案相同。PMX 可以通過內置 CODESYS 軟 PLC 實現這種功能，控制完整的測試序列。

可視化系統越來越多地使用新的，基于網絡的技術。只使用現代web 瀏覽器有著無可比擬的優勢，因為其可以用于所有現代終端設備，包括電腦，平板電腦和智能手機。這些設備的移動性，不僅對于用戶，包括維護人員來說，都非常方便。另外一個優勢是無需安裝其他額外的軟件。

通過Web瀏覽器進行操作和可視化

兩者的另外的區別來自數據存儲。如果只是最終的結果被記錄，可以采用嵌入式系統。PC系統在大容量數據存儲是具有明顯的優勢。在這種情況下，在測量和控制操作同時，數據采集軟件可以在PC上并行記錄。對于特殊應用來說，可以通過軟件的驅動或APIs (應用編程接口) 來實現。測試結果的文檔化可以以多種形式實現。PC系統可以存儲并實現打印功能。目前的趨勢在將結果傳輸到大型數據庫中，以便查詢。

6. 特色服務

通過集成的診斷功能提高服務效率   

   

服務需求可以分為 "現場服務"或 "遠程服務"。在現場啟動和維護過程中，測量和控制系統需要提供支持，能夠查詢設備和測量值狀態，從設備的LED顯示或 web 瀏覽器中獲取所需的相關信息。日志文件需要記錄所有錯誤信號和設備運行的細節。這對于搜索的零星的錯誤或影響是非常有幫助的，另外還可以用作 "監控信號"。在現場，測量可以由任何的服務工程師執行，設備的故障信息都存儲在日志文件中，并可通過瀏覽器進行下載或歸檔。

結論

強大的現代扭矩傳感器（例如T12和T40），結合帶有開放通訊接口的嵌入式系統（例如PMX 放大器系統） , 非常適合用于高質量的測量和自動化系統。目前的趨勢是將傳統的測量技術系統和自動化解決方案以及控制測量序列緊密地結合在一起。這種類型的現代化系統可以用于系統控制并部署實施現代，前瞻性的測試臺。

官網：

<HBM應變片：應力測試測量首選>

<HBM稱重傳感器：稱重精度，久經驗證>

<HBM力傳感器： 應變和壓電兩種測量技術>

<HBM扭矩傳感器和轉矩傳感器>

<電功率測試 - 從部件到車輛能源管理>

<數據采集系統與設備>

您還可以通過如下方式聯系我們，了解更多產品與應用詳情：

郵箱：cn.info@hbkworld.com

官網：https://www.hbm.com/

電話：400-900-3165（周一至周五9:00-18:00）