光柵扭矩傳感器動態(tài)測量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與處理研究.pdf

1、水輪機主軸系統(tǒng)在運行時，同時承受隨機驅(qū)動扭矩和負(fù)載扭矩，不但運行狀態(tài)復(fù)雜，傳動系統(tǒng)效率也隨之而變化，故確保主軸工作的安全性及監(jiān)測主軸性能具有十分重要的意義。論文在國家自然科學(xué)基金項目“水輪機主軸機械系統(tǒng)動態(tài)特性研究”的資助下，采用光柵傳感器進行主軸扭矩的實時動態(tài)測量，該系統(tǒng)的研發(fā)為主軸的扭矩監(jiān)測提供了一種新的有效的手段。 論文首先介紹了當(dāng)前扭矩傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了各種類型扭矩傳感器的特點和存在的不足，根據(jù)光柵傳感器可實現(xiàn)信號

2、的無接觸傳輸，并具有抗強電磁干擾的優(yōu)點，提出以光柵傳感器為信號敏感元件，進行水輪機動態(tài)扭矩測量方案。 其次，論文以被測軸兩端光柵副的光電輸出信號作為輸入信號，將光柵輸出的光電信號轉(zhuǎn)換成矩形波信號，通過分析旋轉(zhuǎn)軸的各種運動對莫爾條紋及光電輸出信號的影響，得知兩路矩形波信號的相位與扭轉(zhuǎn)角的關(guān)系，從而建立了測量系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并推導(dǎo)出具體的測量計算公式。根據(jù)測量系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型可以看出，系統(tǒng)滿足勻速靜態(tài)扭矩測量，也滿足非勻速動態(tài)扭矩測量要

3、求，突破了傳統(tǒng)相位差扭矩傳感器只能進行勻速條件下的靜態(tài)扭矩測量。 論文的另外一項工作是根據(jù)所建立的數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)出的測量計算公式，完成了數(shù)據(jù)采集卡的研制，包括光電轉(zhuǎn)換電路、啟動電路、放大電路、信號轉(zhuǎn)換電路、數(shù)據(jù)DSP采集處理電路及DSP與計算機的通信接口電路。 論文還探討了動態(tài)測量輸入數(shù)據(jù)的組成成分，根據(jù)動態(tài)測量數(shù)據(jù)的時變性、隨機性、相關(guān)性和動態(tài)性等，深入研究了動態(tài)測量數(shù)據(jù)的處理方法，探討了動態(tài)測試數(shù)據(jù)的預(yù)處理、成分分離、