扭矩的案例
扭矩測量 | 傳動系統測量扭矩的方法
在很多應用中，扭矩是一個非常重要的機械量。精確測量扭矩，尤其是旋轉部件上的扭矩，對試驗臺制造商和用戶提出了很高要求。
目前有兩種方法可以進行扭矩測量: 直接測量法和間接測量法。
直接測量法
通過直接對傳動系統進行扭矩測量，獲得扭矩信號。通常，扭矩法蘭為非接觸式信號傳輸, 例如T12數字扭矩傳感器，或T40B扭矩傳感器。
直接測量法具有很多技術優勢：
HBK研發的法蘭技術，以極短的設計為特點，可輕松將高品質扭矩傳感器集成到試驗臺中。
其他的優勢包括高精度扭矩測量，以及能夠測量極高的轉速。
間接測量法
通過測量傳動系統中的電機功率，或是通過測量反作用力來間接測定扭矩。
現代測試測量設備可輕松測定電機的電功率和轉速。然而，在計算扭矩時，由于功率損耗和設備的操作狀態也被包含在計算過程中，會引起較大的誤差和測量不確定性，且標定非常困難。
圖1 采用力傳感器進行反作用扭矩測量
反作用力測量也可用于扭矩的間接測定。施加到杠桿臂端的力可以采用力傳感器測量。通過對驅動系中一些輔助量的測量即可計算出扭矩，例如，通過軸扭轉產生的應變或是軸扭轉的角度的測定也可計算出扭矩。
圖2 反作用扭矩測量/測功機
間接測定的缺點
基于力傳感器的扭矩測量
通過力傳感器（如自校準制動，圖1）利用反作用力扭矩測量來確定扭矩，需要復雜的機械結構。需考慮以下干擾效應，否則可能導致測量誤差：
自校準制動隨時間產生的性能波動。
溫度變化導致杠桿臂膨脹。
此外，由于涉及較大質量（實際上相當于 “機械低通濾波器”，圖2），該方法不適合動態測試。
展開 扭矩決定性能 | HBK T100 系列如何重塑扭矩測量新未來
其中，扭矩測量是決定設備性能與運行精度的關鍵環節。在這場變革中，HBK正以下一代創新戰略，重新定義扭矩測量的可能。
行業格局演變：從模擬數據到集成智能
在快節奏的產業升級背景下，單純的數據采集已無法滿足市場需求。客戶真正需要的，是可落地的決策洞察力、無縫的系統集成，以及能驅動高效運營的智能測量解決方案。這也意味著，扭矩測量正從「單一數據采集」向「智能互聯分析」的轉型。
我們在各行各業都能看到這種轉型：
在汽車行業，電氣化推動下的先進傳動系統、電動軸測試，對扭矩測量的速度與精度提出了更高要求。
在工業領域，從純模擬傳感器向集成EtherCAT、Profinet、IO-Link等數字接口的智能傳感器遷移。這已成為不可逆的趨勢，即便在中低端市場，這一變革也在加速滲透。
HBK創新藍圖：四大核心方向
面對產業升級帶來的新需求，HBK不止于順應趨勢，更致力于引領扭矩測量技術的創新方向。我們的創新戰略主要集中在如下四個領域：
高帶寬、高速測量：提供動態測試臺和先進電動動力系統所需的性能
智能自診斷傳感器：將健康監測和預測性維護分析直接集成到我們的傳感器中，以確保信號完整性，并減少停機時間
微型化設計：微型化為機器人和協作機器人等行業開發體積更小、結構更緊湊的扭矩傳感器，在這些行業中，外形尺寸是一個關鍵的設計限制因素
集成式多測量單元：將扭矩、速度、功率、溫度和振動整合到一個高效的單元中，提供更全面的系統性能視圖
T100系列，重新定義扭矩測量基準
HBK的創新愿景，從不局限于理念，更落地于每一款產品。全新推出的T100系列扭矩測量平臺，便是我們創新戰略的生動實踐。它不僅是技術的進化，更是一次對扭矩測量基準的重新定義。
展開 網絡課程 | 11月23日HBM扭矩測量技術之扭矩測量鏈
培訓內容
扭矩是旋轉動力機械的重要參數，扭矩測量廣泛應用于汽車、船舶、航空航天、電力機車、能源、化工等各個工業領域，正確進行扭矩測量是產品研發、狀態監測、故障識別預報、自動控制、節能、動力平衡指示的保證。扭矩測量鏈涉及到被測機構、傳感器、導線、放大器、數據采集器和采集控制分析軟件。
本課程力求理論與實踐相結合，從傳感器和數據采集角度闡述扭矩測量的相關注意事項。
扭矩測量
扭矩測量鏈之傳感器
扭矩測量鏈之信號采集
扭矩標定
培訓時間
11月23日（周三）下午14:00-15:00
課程對象
從事測試測量特別是扭矩測量領域的工程、技術、營銷、采購、管理人員；各類旋轉機械試驗臺、零部件裝配測試臺設計、安裝調試、使用人員；大中專院校相關專業師生。
講師簡介
費用：
免費
備注
培訓將通過網絡授課的方式進行，請自備具備上網條件的電腦或手機。
報名方式：
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展開 免費網絡課程 | 8月25日HBM扭矩測量技術——扭矩測量鏈
培訓內容
扭矩是旋轉動力機械的重要參數，扭矩測量廣泛應用于汽車、船舶、航空航天、電力機車、能源、化工等各個工業領域，正確進行扭矩測量是產品研發、狀態監測、故障識別預報、自動控制、節能、動力平衡指示的保證。扭矩測量鏈涉及到被測機構、傳感器、導線、放大器、數據采集器和采集控制分析軟件。本課程力求理論與實踐相結合，從傳感器和數據采集角度闡述扭矩測量的相關注意事項。內容概要包括：
扭矩測量
扭矩測量鏈之傳感器
扭矩測量鏈之信號采集
扭矩標定
培訓時間
8月25日（周三）下午14:00-15:00
課程對象
從事測試測量特別是扭矩測量領域的工程、技術、營銷、采購、管理人員；各類旋轉機械試驗臺、零部件裝配測試臺設計、安裝調試、使用人員；大中專院校相關專業師生。
費用：免費
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免費網絡課程 | 3月3日HBM扭矩測量技術 - 扭矩應用場景與實踐精髓
培訓內容
扭矩是旋轉動力機械的重要參數，扭矩測量廣泛應用于汽車、船舶、航空航天、電力機車、能源、化工等各個工業領域，正確進行扭矩測量是產品研發、狀態監測、故障識別預報、自動控制、節能、動力平衡指示的保證。
但在實際應用中有不少人混淆反映測量精度的指標準確度和不確定度，對扭矩傳感器的原理、結構、選型、安裝調試維護、標定、相關適用場合等不甚了解，測量結果不準確及傳感器錯誤應用造成不可挽回的戰略、財務、個人損失。
本課程力求理論與實踐相結合，全面剖析傳感器各項性能對于實際應用的意義，結合實際應用闡述扭矩測量的相關注意事項。
扭矩測量基礎
傳感器參數的實踐意義
扭矩傳感器結構特點及應用
試驗臺架結構布置
傳感器標定方法
定制扭矩測量方案（定制飛輪、半軸、高速、通孔、旋轉多分量、船級社認證等）
扭矩測量鏈
課程對象
從事測試測量特別是扭矩測量領域的工程、技術、營銷、采購、管理人員；各類旋轉機械試驗臺、零部件裝配測試臺設計、安裝調試、使用人員；院校相關專業師生。
培訓時長
1.5小時
培訓時間
3月3日（周二）上午10:00-11:30AM
主講講師簡介
金智煒
Manager - China IMS & SI
工科背景管理學碩士，IPMA認證IPMP，十余年傳感器儀器儀表行業技術和營銷經驗。
展開 官方免費 | HBM扭矩測量技術——扭矩應用場景與實踐精髓
直播簡介
扭矩是旋轉動力機械的重要參數，扭矩測量廣泛應用于汽車、船舶、航空航天、電力機車、能源、化工等各個工業領域，正確進行扭矩測量是產品研發、狀態監測、故障識別預報、自動控制、節能、動力平衡指示的保證。
但在實際應用中有不少人混淆反映測量精度的指標準確度和不確定度，對扭矩傳感器的原理、結構、選型、安裝調試維護、標定、相關適用場合等不甚了解，測量結果不準確及傳感器錯誤應用造成不可挽回的戰略、財務、個人損失。
本課程力求理論與實踐相結合，全面剖析傳感器各項性能對于實際應用的意義，結合實際應用闡述扭矩測量的相關注意事項。
課程大綱：
1.扭矩測量基礎
2.傳感器參數的實踐意義
3.扭矩傳感器結構特點及應用
4.試驗臺架結構布置
5.傳感器標定方法
6.定制扭矩測量方案（定制飛輪、半軸、高速、通孔、旋轉多分量、船級社認證等）
7.扭矩測量鏈
適宜人群
從事測試測量特別是扭矩測量領域的工程、技術、營銷、采購、管理人員；各類旋轉機械試驗臺、零部件裝配測試臺設計、安裝調試、使用人員；院校相關專業師生。
展開 金工聊測量 | 如何選擇旋轉扭矩傳感器（下）
動態應用注意事項
先進的扭矩傳感器設計為具有扭轉剛度和較高頻率的響應時間。這使最終用戶具有更大的動態扭矩測量能力。
圖14顯示了測功機測得的柴油機扭矩，測功機配有在線扭矩傳感器、桿臂和測力傳感器。如果振蕩扭矩的頻率高于測功機的固有頻率，則桿臂配置可作為機械低通濾波器，通常在20Hz左右。
在這個信號圖中，桿臂測力傳感器（藍色）發出一個經過過濾的平均扭矩信號；然而，在線扭矩傳感器（紅色）發出更具有動態性的扭矩信號——這是旋轉扭矩傳感器的優點：其測量或信號更具有動態性。
當軸開始自旋時，會產生許多影響扭矩傳感器及其正確讀取扭矩的能力的效應。動態應用注意事項應包括旋轉效應、臨界速度和額外負載。
圖14 測功機上測得的柴油機扭矩
旋轉效應
旋轉效應會影響扭矩傳感器的輸出。一種類型的旋轉效應是風阻或對僅在空氣中自旋的扭矩傳感器的影響。另一種類型包括自旋傳感器上的實際力，比如自旋如何影響應變計、導線和電子裝置。轉速越高，對扭矩傳感器的影響越大。雖然這些影響不大，但仍可在扭矩傳感器輸出信號上看到。
不幸的是，大多數數據表上均不列出旋轉效應。這是因為旋轉效應隨轉速而異，并且在不同的應用場合下會有所不同，因此很難量化。但是，有些公司確實對旋轉效應進行補償。必須向供應商詢問有關其扭矩傳感器的旋轉效應以及減輕這些影響的方法。
展開 扭矩測量專有名詞深度解讀（一）
案例：
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"（即減小包括滯后的線性誤差），量程為100N·m到10kN·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，所以精度等級所以為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%。
但溫度對靈敏度的影響(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：但僅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
額定扭矩和零扭矩下輸出信號值之間的跨度。通常，HBK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。其是相對于標稱靈敏度的百分比。
對于HBK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。
展開 金工聊測量 | 如何選擇旋轉扭矩傳感器（上）
金工說
扭矩是旋轉動力機械的重要參數，扭矩測量廣泛應用于汽車、船舶、航空航天、電力機車、能源、化工等各個工業領域，正確進行扭矩測量是產品研發、狀態監測、故障識別預報、自動控制、節能、動力平衡指示的保證，扭矩傳感器作為扭矩測量的主要方式和核心部件，其正確選擇顯得尤為重要。
今天就先和大家聊一聊扭矩傳感器的選型。
為何說選擇正確的旋轉扭矩傳感器很重要
花時間認真選擇扭矩傳感器有兩個關鍵的原因：防止損壞和確保精度。
防止損壞——扭矩傳感器是高精度測量的關鍵器件，設計后可以起到類似于機械保險的作用。由于扭矩傳感器是驅動系中最脆弱的部分，因此正確選擇對避免機械故障非常重要。這是由于準確測量扭矩，必須測量某個點的應變值，而應變計必須放在該點上，通常是傳感器結構最薄弱的點。
確保精度——限制轉矩數據的不確定度非常重要。通過確保滿足扭矩傳感器的所有電氣要求，可以獲得更準確的數據，使其在特定應用中更為有用。
展開 RecurDyn成功案例：優化扭矩扳手的設計和標尺精度
扭矩扳手是一種允許用戶對螺栓和螺母等緊固件施加特定扭矩的扳手。一些扭矩扳手具有扭矩限制開關，可防止扳手施加超過用戶指定的扭矩量。通常很難使用實驗來驗證扭矩限制開關是否準確符合其規格。此外，使用物理實驗設計既昂貴又耗時。在本案例研究中，為了重新設計指標并提高其準確性，對現有的扭矩扳手設計進行了修改，這要求扳手的扭矩指示器也要進行修改。因此，使用仿真而不是實驗來修改指標。由于動態行為、變形和各個部件之間的接觸，施加的扭矩是非線性的，因此無法用傳統的有限元軟件復現。因此，使用多柔體動力學 (MFBD) 軟件 RecurDyn 來設計扭矩扳手，可以設計出帶有精確標尺的扭矩扳手。
展開 軸式扭矩傳感器常見問題，3分鐘錦囊拿走不謝
軸式扭矩傳感器是真正的全能傳感器，適用于從發動機試驗臺到生產測試等眾多應用。本篇包括了軸式扭矩傳感器常見問題及解答，例如軸式扭矩傳感器安裝和設置、功能、優勢以及應用的局限性等。
什么是軸式扭矩傳感器？
軸式扭矩傳感器是用于測量扭矩的測量儀器。通常，扭矩傳感器用于測試臺、生產線或作為其他技術部件，以測量施加在那里的扭矩。
軸式扭矩傳感器如何工作？
大多數扭矩傳感器都基于應變測量技術。基本設計結構為一個測量軸。當外部施加載荷時，測量軸產生對應載荷的變形，通過對變形量的測量即可獲知扭矩的大小。因為扭矩加載時會使測量體產生一定程度的扭轉變形。
扭矩測量軸是如何構成的？
簡而言之，扭矩傳感器由三個主要部件或功能區域組成：
測量軸，也稱為轉子，連接到被測物體上，完成實際測量
信號調理和供電電子部件
外殼，也稱為定子，用于封裝軸和電子設備。外殼可安裝在試驗臺上
軸式扭矩傳感器如何安裝？
比如可以使用底座或側孔，將殼體將傳感器連接到試驗臺上。在此過程中，必須確保精確對準，以便測量軸的軸端與被測部件的驅動軸和輸出軸完全對中。測量軸也可懸掛安裝。由驅動軸和輸出軸支撐。此解決方案僅適用于較低的轉速。
如何進行機械連接？
測量軸必須安裝在或連接到試驗臺或系統的被測部件上。這可以通過鎖定連接來實現，例如聯鎖系統、方形或鍵連接。另一方面，有各種各樣的連接器件，如夾緊波紋管聯軸器或縮套多盤聯軸器。
額定扭矩量程有多大？
通常，軸式扭矩傳感器的額定量程在0.5至500 Nm之間。對于更低的量程，應用領域很少。對于更高的扭矩，主要使用扭矩法蘭。
如何顯示和處理測量結果？
扭矩傳感器通常不帶顯示器，通常通過下游電子系統記錄和處理測量值，包括使用復雜的控制系統。
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RecurDyn成功案例：優化扭矩扳手的設計和標尺精度
扭矩扳手是一種允許用戶對螺栓和螺母等緊固件施加特定扭矩的扳手。一些扭矩扳手具有扭矩限制開關，可防止扳手施加超過用戶指定的扭矩量。通常很難使用實驗來驗證扭矩限制開關是否準確符合其規格。此外，使用物理實驗設計既昂貴又耗時。在本案例研究中，為了重新設計指標并提高其準確性，對現有的扭矩扳手設計進行了修改，這要求扳手的扭矩指示器也要進行修改。因此，使用仿真而不是實驗來修改指標。由于動態行為、變形和各個部件之間的接觸，施加的扭矩是非線性的，因此無法用傳統的有限元軟件復現。因此，使用多柔體動力學 (MFBD) 軟件 RecurDyn 來設計扭矩扳手，可以設計出帶有精確標尺的扭矩扳手。
展開 高轉速扭矩測量的挑戰與未來
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高轉速扭矩測量的前景
自從內燃機以及電機問世以來，機動性概念發生了巨大的變化。這些創新反過來影響了試驗臺和扭矩測量技術。扭矩傳感器經典應用領域中兩個關鍵趨勢包括每分鐘轉數（RPM）和動態扭矩測量。
在本文中，HBM探討了高轉速扭矩測量的前景，同時對一些挑戰和未來產生的變化進行了概述。
高轉速扭矩測量：汽車
需要高轉速扭矩測量的三個領域是汽車、航空航天和工業加工部門（部件測試、渦輪機監測等）。
在汽車領域，扭矩是衡量車輛性能的一個重要指標，包括功率重量比以及發動機、變速箱功能性等。典型的柴油發動機轉速為3500 - 5000 rpm，而汽油發動機可能高達6500轉。這些發動機目標市場通常為家用或商用汽車。
高端跑車發動機轉速高達9,000 RPM, 而一級方程式賽車轉速需要高達18,000 RPM。高轉速扭矩測量已成為汽車扭矩測量的一個先決條件，例如發動機內置渦輪增壓器對扭矩測量有更高的轉速要求。典型的渦輪增壓器的標準轉速會超過100,000 RPM 。
因此，高性能發動機、變速箱、傳動系統、變速箱和部件測試對扭矩測試有著更高的轉速要求。
高轉速扭矩測量: 飛機
在航空航天領域，高轉速扭矩測量是必不可少的。渦輪測試大約是22,000 RPM，而高速齒輪箱則需要30,000 RPM。齒輪、軸承、燃油泵和密封件等標準部件都需要進行扭矩測量。需要高轉速扭矩測量的典型航空航天應用包括：
航空發動機輔機（交流發電機、起動機等）
壓縮機和渦輪機軸試驗
直升機傳動試驗
高轉速扭矩測量的未來挑戰
在電氣傳動領域，對轉速范圍的要求也是類似的。目前，一些同步電機的轉速高達25,000RPM。
展開 電機測試 | 測量扭矩波動
</p><p class="ql-align-center"><br></p><h2><strong>數據采集系統</strong></h2><p>測量扭矩波動不僅需要高質量傳感器，還需要必要的平臺和測量設備以便確保可靠測試以及記錄扭矩和其他所需信號。從平臺角度而言，測試過程中需要使用能夠<strong>嚴格控制速度</strong>并且<strong>抗干擾能力強的測功機</strong>，由此可以使測試點保持扭矩和速度。如果負載電機特別采用了低扭矩波動設計，那么將會最大限度降低外部因素對扭矩波動測量造成的影響。提高扭矩波動測量質量的方法有多種，包括使用較短的剛性扭轉軸，最大限度減少扭轉振動，以及在傳動系統中使用合適的、帶雙撓性板的耦合器。</p><p><br></p><p>扭矩傳感器是用于測量扭矩波動的主要元件。但實際上，結合測量電壓、電流、噪聲和振動，工程師可將扭矩波動與其來源聯系起來并表征其影響。因此，測試過程中還需要其他具有足夠帶寬和精度的傳感器才能滿足測試要求。同時此類傳感器還需要使用具有足夠帶寬和精度、能夠<strong>記錄各種信號數據的系統</strong>進行測量。此類測量設備的示例有很多，比如圖4中的HBM eDrive ，該設備能夠連續記錄電氣和機械信號的數據。相關信號種類很多，包括高精度定時器計數器通道信號，該信號用于精確測量頻率輸出扭矩傳感器。根據電壓、電流、扭矩、聲音和振動的時間同步信號，工程師可以識別問題、關聯數據以及驗證模型。
展開 霍家知識庫 | 扭矩傳感器名詞和表達式（三）
關于扭矩傳感器名詞和表達式，我們分為三期介紹。本期介紹的是額定轉速、允許震蕩帶寬、軸向極限力、參考溫度等。
額定轉速
額定轉速是從零開始到轉速范圍的上限。它適用于順時針和逆時針旋轉。
額定扭矩
額定扭矩是扭矩測量范圍的上限，在該范圍內，傳感器特性不會超過規定公差。
最大工作扭矩
最大工作扭矩是指輸出信號和扭矩之間有明確關系的扭矩測量范圍的上限。在該范圍內，扭矩增加到額定扭矩以上，可能會超過規定的極限值。
如果傳感器在額定扭矩和最大工作扭矩之間使用，可能會發生輕微的零信號偏移，但這不被視為違反規范。在以最大工作扭矩工作時，會降低扭矩傳感器測量性能。最大工作扭矩限制由傳感器電子特性（如內部放大器調理范圍）或機械特性（如過載保護）給出。對于既沒有內部電子設備也沒有機械過載保護的傳感器，最大工作扭矩和極限扭矩通常是相同的。
極限扭矩
極限扭矩是指傳感器測量能力不會受到永久性損壞情況下的扭矩上限。如果傳感器在額定扭矩和極限扭矩之間使用，可能會發生輕微的零信號偏移，但這不被視為違反規范。在連續振動荷載的情況下，優先考慮容許振動帶寬極限值。
破壞扭矩
破壞扭矩是指可能導致傳感器產生機械損壞的扭矩。如果扭矩值介于極限扭矩和破壞扭矩之間，則不會發生機械破壞，但傳感器可能會損壞到永久無法使用的程度。
圖6: 破壞扭矩
允許振蕩帶寬
允許的振蕩帶寬是扭矩正弦變化的振蕩幅度，在這種情況下，傳感器可以承受10?106振動周期的應力，而不會引起其計量特性的任何顯著變化。振幅被指定為峰峰值，即最大和最小扭矩之間的差。另請參見圖7。
除了允許的振動帶寬之外，還需要為扭矩定義一個允許的上限。該上限通常與額定扭矩（正負方向）一致。
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