基于環(huán)型空間陣列的扭矩傳感器及測(cè)量系統(tǒng)研究.pdf

1、在大型機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中，扭矩是各類機(jī)械傳動(dòng)軸的基本載荷形式之一，是反映生產(chǎn)設(shè)備系統(tǒng)性能典型的機(jī)械量之一，也是旋轉(zhuǎn)機(jī)械動(dòng)力的輸出的重要指標(biāo)之一。通過對(duì)扭矩測(cè)量與分析，是保證生產(chǎn)設(shè)備以及輔助系統(tǒng)安全正常運(yùn)行、提高系統(tǒng)效率的一種重要手段。利用扭矩測(cè)量系統(tǒng)采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析和處理，即可獲得傳動(dòng)系統(tǒng)的工作狀況，減少事故的發(fā)生使生產(chǎn)正常進(jìn)行。因此，扭矩測(cè)量一直是國內(nèi)外學(xué)者致力研究的熱點(diǎn)之一。
　　 論文首先針對(duì)目前國內(nèi)外對(duì)強(qiáng)沖擊、高溫、腐

2、蝕、強(qiáng)振動(dòng)等極端惡劣環(huán)境下機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的扭矩測(cè)量仍無有效檢測(cè)方法的現(xiàn)狀，在國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：50975300）“基于球?qū)ΨQ的交流電磁感應(yīng)環(huán)型陣列器原理研究”和重慶市科委自然科學(xué)基金計(jì)劃資助項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：CSTC，2007BB3201）“極端環(huán)境下機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性研究”的資助下，對(duì)基于球?qū)ΨQ性以及電磁感應(yīng)原理由環(huán)型空間陣列和讀數(shù)頭構(gòu)成的扭矩傳感器工作原理及測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行了較為深入的研究。
　　 其次重點(diǎn)對(duì)傳感

3、器的構(gòu)成進(jìn)行了研究：研究了聯(lián)軸器、傳動(dòng)軸的選擇；讀數(shù)頭中線圈的排列方法以及線圈寬度和空間陣列中鎳鉻小球直徑的關(guān)系；根據(jù)球?qū)ΨQ性和電磁互感原理進(jìn)行環(huán)型空間陣列對(duì)磁導(dǎo)率、互感系數(shù)以及讀數(shù)頭中采集線圈的輸出電壓變化而產(chǎn)生影響的規(guī)律分析研究；設(shè)計(jì)研制了信號(hào)調(diào)理電路，信號(hào)調(diào)理電路主要包括加法器、減法器和移相器。經(jīng)過讀數(shù)頭電路中的信號(hào)調(diào)理電路將四路采集線圈的輸出電壓轉(zhuǎn)換為一路正比于環(huán)型空間陣列位移量的調(diào)相信號(hào)，由于測(cè)量時(shí)是在被測(cè)軸的兩端分別固定一個(gè)

4、傳感器，即可以得到兩路正弦信號(hào)，兩路同頻率的正弦信號(hào)相位差即為扭轉(zhuǎn)角。利用TMS320F2812實(shí)驗(yàn)板對(duì)調(diào)理后的信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后，經(jīng)過一系列運(yùn)算后測(cè)出兩列同頻率正弦信號(hào)相位差即扭轉(zhuǎn)角，再根據(jù)扭矩和扭轉(zhuǎn)角的關(guān)系，即可得到扭矩，實(shí)現(xiàn)極端環(huán)境下扭矩的測(cè)量。
　　 最后建立了環(huán)型空間陣列扭矩傳感器的實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)，對(duì)環(huán)型空間扭矩傳感器測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量性能進(jìn)行了測(cè)試，并進(jìn)行了誤差分析和靈敏度的分析。測(cè)試結(jié)果表明傳感器輸出滿足測(cè)量精度要求。<