扭矩标准机比对方法的研究

　　扭矩标准机作为产生标准扭矩的扭矩计量装置, 广泛应用于各种扭矩仪的检定和校准中。多年来, 由于受扭矩传感器和连接件的限制, 在我国一直采用部件法对扭矩标准机进行检定校准, 即分别检定扭矩机的各部件( 如力臂、砝码、同轴度等), 根据这些部件的测量结果进行不确定度分析, 给出扭矩机的不确定度或准确度级别。由于无法对扭矩机整机的计量性能进行准确测量,一些影响扭矩机测量结果不确定度的因素未被考虑到,影响了扭矩机的准确性。近几年, 中国计量科学研究院( 以下简称“计量院”) 在扭矩值的测量方法、扭矩值的影响因素等方面进行了深入的研究, 根据目前国内外扭矩计量发展状况, 修订了国家扭矩计量器具检定系统表,新修订的系统表JJG2047- 2006《扭矩计量器具检定系统表》于2007年6月8日实施。在JJG2047- 2006中规定: 对0.03级和0.05级静重式扭矩标准机, 除对其进行不确定度分析评估外, 还要采用0.03级及以上级别的标准扭矩仪作为传递标准, 同扭矩基准机进行量值比对。为保证扭矩标准机量值比对的进行, 计量院引进了一套高准确度扭矩传感器和精密数字测量仪, 配备了挠性联轴器和轴锁紧装置, 进行了大量的性能试验, 建成了一套高准确度扭矩传递标准, 可以满足扭矩标准机比对的要求。

　　一、高准确度扭矩传递标准

　　高准确度扭矩传递标准由高准确度扭矩传感器和精密测量放大器组成。高准确度扭矩传感器一般选用电阻应变式扭矩传感器。目前应用的高准确度扭矩传感器的结构形式主要有两种: 一种为HBM公司生产的TB1型和TB2型圆盘形扭矩传感器, 其准确度级别分别为0.05级和0.03级, 这种传感器体积较小, 连接方式法兰盘连接, 安装时用多个螺丝将法兰盘拧紧, 对法兰盘的加工准确度和安装方法有较严格的要求。另一种为芬兰Raute Precision公司生产的TT1型圆柱形扭矩传感器, 传感器两端的连接轴均为光轴, 和轴锁紧装置ETP配合使用, 可以有效地减小由扭矩联结件加工准确度和安装因素带来的影响。这种传感器除有扭矩输出外, 还有弯矩输出和温度输出, 可以监测检测中的扭矩传感器受到的弯矩影响和温度影响。计量院引进了1套TT1型扭矩传感器, 测量范围为0.5Nm～5kNm,并配置了挠性联轴器和轴锁紧装置。大量的性能试验证明, 该套扭矩传感器的重复性优于0.03%, 复现性优于±0.03%, 长期稳定性优于±0.03%, 其计量性能优于0.03级标准扭矩仪的技术指标,可以满足扭矩标准机比对的要求。

　　二、扭矩连接件

　　在进行扭矩标准机的比对时, 为保证扭矩值准确地传递, 除要求扭矩传递标准具有很好的性能外, 扭矩连接件对扭矩测量结果也有很大的影响。比对中使用的扭矩连接件应能保证扭矩传感器每次在扭矩基准机上和扭矩标准机上的安装状态相同。