基于環(huán)形空間陣列扭矩傳感器測(cè)量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方法研究.pdf

1、扭矩測(cè)量技術(shù)作為研究大型機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)在各種工作環(huán)境與負(fù)荷下的動(dòng)態(tài)特性的重要測(cè)試方法之一,受到越來(lái)越多專家與工程技術(shù)人員的重視。近年來(lái)隨著扭矩測(cè)量技術(shù)的發(fā)展,各種類型的扭矩傳感器不斷問(wèn)世。但針對(duì)高溫、振動(dòng)、電磁干擾等極端工作環(huán)境下的扭矩測(cè)量仍無(wú)有效方案,因此,國(guó)內(nèi)外眾多專家都致力于能用于極端環(huán)境下的新型的扭矩傳感器及其測(cè)量系統(tǒng)的開發(fā)與研制。
　　論文作為國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于球?qū)ΨQ的交流電磁感應(yīng)環(huán)型陣列器原理研究”和高等學(xué)校博士

2、學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金項(xiàng)目“基于環(huán)型空間陣列的扭矩測(cè)量原理研究”的研究?jī)?nèi)容,在分析研究極端環(huán)境下工作的機(jī)械設(shè)備轉(zhuǎn)軸動(dòng)態(tài)扭矩測(cè)量國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r基礎(chǔ)上,針對(duì)高溫、高濕、強(qiáng)腐蝕、強(qiáng)振動(dòng)等極端環(huán)境下能有效開展工作的環(huán)型空間陣列扭矩傳感器的需要,結(jié)合環(huán)形空間陣列傳感器的工作原理與輸出信號(hào)特點(diǎn),開展了基于環(huán)形空間陣列扭矩傳感器測(cè)量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方法研究,構(gòu)建了適用于極端環(huán)境下機(jī)械傳動(dòng)主軸動(dòng)態(tài)非接觸式扭矩測(cè)量系統(tǒng),對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行了硬件與軟件優(yōu)化設(shè)計(jì),并重

3、點(diǎn)針對(duì)測(cè)量系統(tǒng)輸出信號(hào)的噪聲的特點(diǎn),提出了采用自適應(yīng)濾波對(duì)信號(hào)噪聲進(jìn)行處理的方法。
　　論文首先對(duì)環(huán)形空間扭矩傳感器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理進(jìn)行了較為深入的分析,在此基礎(chǔ)上優(yōu)化設(shè)計(jì)出了環(huán)形球柵扭矩測(cè)量系統(tǒng)的硬件部分,包括:信號(hào)調(diào)理電模塊、電源模塊、控制模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊以及通信模塊等電路,并分析了各模塊的軟件設(shè)計(jì)流程。
　　其次,論文著重分析了測(cè)量電路輸出信號(hào)的處理方法,針對(duì)環(huán)形球柵扭矩傳感器輸出信號(hào)頻率和噪聲頻率有部分重疊,

4、使用普通數(shù)字濾波器進(jìn)行濾波處理,信號(hào)輸出效果不理想的問(wèn)題,提出采用自適應(yīng)濾波方法對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波處理。設(shè)計(jì)了基于LabVIEW平臺(tái)的最小均方誤差算法(least mean square,LMS)和變步長(zhǎng)最小均方誤差算法(variable step-size least mean square,VSSLMS)的自適應(yīng)濾波器。
　　最后在仿真的基礎(chǔ)上,搭建了基于環(huán)形空間陣列扭矩傳感器的扭矩實(shí)驗(yàn)測(cè)量平臺(tái)。進(jìn)行測(cè)試實(shí)驗(yàn),采用VSSLMS自適