扭矩传感器的动态标定方法

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    扭矩传感器的动态特性是对其进行建模、分析的前提。对扭矩传感器进行动态特性分析时，必须首先通过测试得到其非参数模型，即频率响应函数或脉冲响应函数。在此基础上才能进一步识别扭矩传感器的参数模型,识别它的各特性参数，如模态质量、模态 阻尼、模态刚度及振型等。脉冲响应函数是结构系统固有的， 包含了系统的一切动态特性，因此提取系统的脉冲响应函数成为识别系统，是对系统进行动态特性分析的关键。
    要获取扭矩传感器的脉冲响应函数，必须首先进行动态标定试验。动态标定试验方法是通过对目标系统施加特定的试验信 号（如脉冲信号、正弦信号、阶跃信号等），测定系统的输出响应，以求得时间或频率为自变量的实验曲线——系统的非线性 模型。经过适当的数学处理，又可将它们转换成系统的参数模 型——传递函数。根据所加输人试验信号的不同，又可将动态试验方法分为脉冲响应法、频率响应法和阶跃响应法等。
    脉冲响应法：
　　这是一种简单易行、具有一定实用范围的试验方法。但这种方法在有随机噪声的情况下，会带来很大误差。
　　脉冲响应法一般用锤击的方式实现。锤击激励方式的能量比较小，只适用于小件系统的测试，对于大型的系统,不能用 锤击获得足够的能量。
　　然而,脉冲试验并不适用于扭矩传感器.第一，扭矩传感器量程较大，不同于腕力传感器,需要锤击的能量较大，一方面加力困难，另一方面如果局部能量太大，可能会对传感器车轮造成破坏。第二，用一个重锤对扭矩传感器进行了脉冲试验，在试验中，用重锤从 不同的方向敲击六维轮力传感器(输入脉冲力信号），六维轮力传感器的输出即为脉冲响应信号。经过试验发现，重锤的施力点、施力方向和施力大小很难确定，虽然试验过程简单,但试验 的准确性和重复性较差。在目前的实验设备条件下，使用脉冲响应法对六维轮力传感器进行动态标定是不可行的。
    频率响应法：
　　其原理是提供不同频率的谐波力信号作为扭矩传感器的输人, 通过六维轮力传感器的输出信号,求出其在不同频率下的频率响应。频率响应法在频域内测试系统的动态特性，是公认的最理想方法,但是现有实验设备很难提供不同频率的谐波力信号。
    阶跃响应法：
　　其原理是给传感器输人一个阶跃激励信号,检测其阶跃响应信号,利用阶跃响应求出传感器的动态性能指标，并且可以辨识出传感器的传递函数。
　　在实践中阶跃激励信号比较容易实现，尤其是负阶跃激励信号，即预先对传感器施加已知的静载荷，然后突然卸载，从而获得负阶跃响应信号。
　　在现有的实验条件下，选用负阶跃响应法实现了扭矩传感器的动态标定,得到了动态性能指标和传递函数。

转自：http://blog.sina.com.cn/s/blog_13f873ad70102va0t.html