環(huán)型球柵電磁式檢測器的結構優(yōu)化設計研究.pdf

1、扭矩是機械傳動系統(tǒng)中的重要參數，通過測量扭矩能夠很好地了解傳動系統(tǒng)的工作情況，為安全監(jiān)控、優(yōu)化設計和提高系統(tǒng)效率提供相關的重要信息。目前能用于扭矩測量的傳感器種類繁多，有的甚至達到了很高的精度，但針對高溫下、強腐蝕、強沖擊等極端惡劣環(huán)境下的扭矩測量仍無有效檢測方法。
　　 論文針對上述極端惡劣環(huán)境下的機械轉軸動態(tài)扭矩測量問題，在國家自然科學基金“基于球對稱的交流電磁感應環(huán)型陣列器原理研究”(項目編號：50975300)和高等學校

2、博士學科點專項科研基金“基于環(huán)形空間陣列的扭矩測量原理研究”(項目編號：20100191110038)項目資助下，在提出的一種由環(huán)型球柵和電磁式檢測器組成的非接觸扭矩測量原理基礎上，從提高環(huán)型空間陣列扭矩傳感器的結構合理性和可靠性出發(fā)，討論了傳感器的測量原理，并結合電磁學理論，重點對電磁式檢測器的結構進行了較為深入的分析討論與優(yōu)化設計研究。
　　 論文首先從環(huán)型球柵扭矩測量原理分析入手，對環(huán)型球柵扭矩測量相關技術及環(huán)型球柵扭矩測

3、量系統(tǒng)進行了較為詳細的分析與討論，對現有傳感器結構上存在的相關問題進行了較為深入的分析研究。
　　 其次在以上分析、討論、研究的基礎上，開展了環(huán)型球柵扭矩傳感器的結構優(yōu)化設計研究，重點開展了電磁式檢測器的優(yōu)化設計研究。提出了優(yōu)化方案，設計出新的傳感器結構且進行了詳細描述；并從電磁學原理的角度出發(fā)，對電磁檢測器的優(yōu)化原理進行了分析，論證了新結構的合理性與可靠性；闡述了優(yōu)化后的傳感器信號處理方法與兩個環(huán)型球柵之間的信號相位差計算方法

4、，并對優(yōu)化后傳感器測量原理及結構特點進行了較為深入的分析研究。
　　 以ANSOFT有限元分析軟件為工具，建立了傳感器的三維模型，分析了傳感器在轉軸高速旋轉情況下的磁場變化特點。通過改變傳感器模型的各項參數，探討傳感器結構的優(yōu)缺點以及優(yōu)化傳感器性能的方法。
　　 最后，通過搭建扭矩測量平臺，對優(yōu)化設計后的環(huán)型球柵扭矩傳感器了進行實驗分析，驗證了環(huán)型球柵電磁式檢測器的結構及環(huán)型球柵扭矩傳感器的結構優(yōu)化設計的合理性及可靠性。