电机扭矩测量值与传感器精度对不上时，需通过系统性标定和调校排除误差。以下是详细步骤：

一、故障排查（先排除基础问题）

1. 接线检查

   • 确认传感器供电电压稳定（如±15V、5V），测量实际供电值。
   • 检查信号线屏蔽层接地，避免电磁干扰（EMI）。
   • 测试线缆通断（万用表），排除接触不良。

2. 机械安装验证

   • 检查联轴器/法兰是否偏心（允许同轴度偏差通常<0.05mm）。
   • 排除外部应力干扰：用百分表检测传感器外壳是否受径向力（如皮带张紧力）。
   • 确认散热良好（高温可能导致漂移误差>0.1%/℃）。

3. 信号链路诊断

   • 断开传感器，用精密电阻模拟mV信号（如2mV/V传感器：供桥10V时输出20mV），验证采集卡读数。
   • 若使用变送器：测量其输出端是否在4-20mA/0-10V标称范围内。

二、标定准备

1. 设备清单

   • 基准设备：经计量院认证的扭矩标定仪（精度≤0.1% FS），如HBM T12系列。
   • 负载砝码：杠杆臂长精度误差±0.1mm，砝码精度F1级以上。
   • 数据采集系统：24位ADC模块（如NI 9237），采样率>1kS/s。

2. 环境控制

   • 实验室温度：23±1℃（ISO 376标准），湿度<60%。
   • 预热传感器及电路30分钟（消除温漂影响）。

三、静态标定流程

1. 零点校准

   • 空载运行电机至热稳定状态，记录输出值 ( V_{zero} )。
   • 公式：实际扭矩值 = ( (V{measured} - V{zero}) / Sensitivity )

2. 多点加载标定	标定点	标定仪值 (Nm)	传感器读数 (Nm)	误差 (%)
   0% FS	0.00	0.05	-
   25% FS	50.00	50.12	+0.24
   50% FS	100.00	100.30	+0.30
   75% FS	150.00	149.85	-0.10
   100% FS	200.00	200.50	+0.25

3. 非线性修正

   • 若误差>0.5% FS，采用分段线性化拟合：

     # 示例：三段线性补偿
     if torque_raw <= 50: 
      torque_cal = 0.98 * torque_raw - 0.05
     elif torque_raw <= 150: 
      torque_cal = 1.002 * torque_raw + 0.12
     else:
      torque_cal = 0.995 * torque_raw + 1.25

四、动态补偿（针对瞬态响应）

1. 传递函数辨识

   • 施加阶跃扭矩激励（如0→50Nm），记录传感器响应曲线。
   • 一阶模型拟合：( \tau{measure} = \tau{real} \cdot (1 - e^{-t/\tau}) )，时间常数τ需<10ms。

2. 低通滤波优化

   • 若信号高频抖动（>500Hz噪声）：

     % 巴特沃斯二阶滤波示例
     [b,a] = butter(2, 100/(fs/2), 'low'); 
     torque_filtered = filtfilt(b, a, raw_data);

五、交叉验证与文档

1. 第三方设备比对

   • 使用功率分析仪（如Yokogawa WT500）测量电机电功率 ( P_{in} )。
   • 计算理论轴扭矩：( \tau{calc} = \frac{9550 \cdot P{in} \cdot \eta}{n} )（η为传动效率，n为转速RPM）。

2. 技术文档
   生成校准报告包含：

   • 标定曲线图 + 误差分布直方图
   • 不确定度分析（如±0.3% FS @95%置信度）
   • 环境参数记录（温湿度、操作员、时间戳）

六、维护建议

• 周期校准：每3个月重复静态标定（工业环境）或每年（实验室环境）。
• 故障预警算法：监测零点漂移率，若24小时内漂移>0.2% FS则报警。
• EMC强化：传感器信号线穿金属管，驱动器动力电缆加磁环。

✅ 关键点：误差>1%时必须硬件返修，软件补偿仅适用于0.1%-0.5%误差修正。标定后连续72小时运行测试，确保稳定性满足ISO 17025标准。

通过以上流程，多数扭矩测量偏差可控制在±0.5%以内。若仍异常，需联系传感器厂家检测应变片损伤或弹性体疲劳裂纹。