环空间阵列扭矩传感器设计与原理分析

针对恶劣环境下机械转轴扭矩动态测量问题,利用交流电磁感应原理,采用环型空间阵列封装磁性钢球和专门的磁电式检测器,构造一种新型的非接触扭矩测量传感器.本文设计了传感器的结构并对测量原理进行了分析,建立了其动态扭矩测量的数学模型.通过环空间阵列作切割磁力线运动,引起磁通量的周期性变化,得到感应信号的周期性变化,从而实现了位...     

基于环形阵列扭矩传感器的高精度扭矩测量系统设计

针对极端恶劣环境下机械转轴扭矩动态测量所出现的精度不高的问题,结合环形空间阵列扭矩传感器原理与输出信号的特点,提出并设计了一种新颖高精度的非接触式扭矩测量系统框架.传感器信号在由S3 C2440 AL微处理器与ADS1274 A/D转换器实现采集后,着重讨论利用多重相关法来抑制系统噪声,并测量两路信号相位差,提高系统扭矩测量精度.实验结果证明:融人多重相关法的环形阵列扭矩传感器测量系统精度明显提高,且结构简单,能够在恶劣环境下稳定工作.     

基于LabVIEW谱分析法求转轴扭矩的原理研究

借助激光读出头工作原理和LabVIEW巧妙结合的方式,对转轴扭矩的测量原理进行了研究.通过激光读出头测得反应转轴扭矩信息的两路信号,将转轴扭矩的测量转变为对两路信号相位差的求解,再利用LabVIEW中的谱分析法间接求解,得到转轴的扭矩值.     

转轴多维动态参数端面视觉测量方法

针对转子多维动态信号测量需要在多个位置采用不同种类的传感器进行分布测量以及难以通过单一传感器实现转子多动态参数同步测量等问题，提出一种基于面阵相机的转轴多维动态参数的视觉同步测量方法。首先，系统地描述了基于转轴端面标靶图案的三维振动位移和转速视觉测量原理，建立了转轴真实动态参数和标靶图案动态参数之间的内在联系。其次，推导了转轴振动三维位移和转速测量公式，联合转轴三维运动仿真模型验证了转轴动态参数的测量原理和算法正确性，通过仿真模型分析了影响系统测量精度的因素。最后，通过搭建转子测试平台，将视觉系统测得的转轴三维振动位移和转速分别与电涡流位移传感器和编码器的测量结果进行对比，验证了转轴多维动态参数端面视觉测量方法的有效性和可靠性。     

基于FPGA的电机动态扭矩测量方法研究

为了提高光电式扭矩测量系统的灵敏度和系统的抗干扰的能力,设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)和多路状态比较的扭矩测量系统,利用光电式多码道编码盘的旋转角测量功能进行扭矩测量.介绍了多码道码盘输出的多路信号的特征和状态细分的方法,并分析了扭矩测量的原理.硬件上采用FPGA来实现逻辑控制和数据的计数、锁存,简化了系统电路.并且把计数和状态信号传输到上位机进行处理显示,以便实时分析扭矩信号的振动.试验结果验证了该方案可应用于大型机械的动态扭矩测量系统.     

环形空间阵列扭矩传感器信号处理

环形空间阵列扭矩传感器是一种基于交流电磁感应技术,应用于极端恶劣环境下扭矩动态测量的非接触式传感器.针对环形空间阵列扭矩传感器的特点,设计和实现了控制和信号处理系统.着重对传感器的信号处理部分进行分析和研究,设计了相应的信号处理电路,采用数字移相技术提高信号相位差测量结果的精度,通过在FPGA芯片上配置NiosII软核...     

基于声表面波谐振器的无源扭矩传感器研究

提出一种基于声表面波(SAW)技术的扭矩测量方法.分析了工作原理,推导出扭矩与谐振频率的数学关系模型,并通过实验验证了该测量方法的可行性.利用射频技术激发传感器,并接收回波信号进行检测,从而实现对转轴扭矩的实时监控.     

基于Zig Bee的无线扭矩测量系统研究

针对大型车辆载荷谱测量需要在高转速、扭矩和温度变化范围大、有油污等环境下进行扭矩测量的难题,建立了利用Zig Bee技术对旋转的机械转轴进行测量的无线扭矩测量装置。系统用应变计作为敏感元件,测量装置固定于旋转轴上,通过Zig Bee无线传输协议将测得数据发送到固定在封闭系统内壁的接收装置上,然后通过串口传输给计算机。实验分析表明:在高转速要求高采样频率、通信环境复杂的条件下,测量装置工作性能良好,验证了该测量方案的可行性和可靠性。该装置适用于密闭环境中高速旋转轴的非接触、低功耗的扭矩的测量。     

基于螺管形差动变压器的非接触式扭矩传感器的研究

扭矩测量是传动线路中的重要内容之一,高精度、高稳定性的非接触式扭矩测量方法是当今各国机械量测量研究的热点之一,为此,提出了一种基于螺管形差动变压器的非接触式扭矩传感器的研究.系统介绍了该测量方法的原理与结构.经实验证实:该测量原理可行,所设计的扭矩传感器具有较好的线性度和一致性,重复精度0.5%.     

基于弹性联轴器形变量检测的电机扭矩测试系统

针对电机的动态扭矩和静态扭矩的实时测量问题,以开关磁阻电机为研究对象,提出了一种用于测量电机动、静态扭矩的实时测量方案,并设计了电机扭矩测试系统.该方案利用两个旋转变压器检测弹性联轴器因受扭矩作用产生形变量的原理,设计FPGA+ ARM控制架构,达到实时、准确检测电机的动态扭矩和静态扭矩的要求.静态扭矩按JJG 2047-2006《扭矩计量器具检定系统表》方法测试,静态扭矩最大相对误差为0.73％.动态扭矩由精密动态扭矩装置进行验证,动态扭矩最大相对误差为0.68％.     

基于电磁感应原理的永磁旋转角加速度传感器研究

旋转系统的角加速度能够反映转轴对各种激励和动态干扰的响应,由此提出了一种基于电磁感应原理的永磁式旋转角加速度传感器。方法是通过永磁体建立恒定磁通,转子对磁通进行切割,存在瞬间角加速度时,传感器的输出绕组经过电磁耦合会产生与角加速度成正比的感生电动势。推导出了传感器的输出特性,并通过实验验证了传感器测量原理的正确性,经过理论分析得到旋转磁场的转速存在波动,是造成旋转系统产生角加速度的主要原因。构建了传感器系统的状态空间模型,对传感器的能控性和能观性进行了分析,并根据李雅普诺夫稳定判据,证明了传感器系统的大范围渐进稳定性。最后将传感器应用于振动转矩的测量并进行了标定,实验结果是该传感器的灵敏度约为39.08 mV/mN.m。     

基于虚拟仪器的动态扭矩测试系统的研究

针对目前国内动态扭矩测试存在的问题,提出了一种新的测试动态扭矩的方法：介绍了一动态扭矩加载器装置的结构原理,用其对扭矩传感器进行了在线实时校定,基于LabVIEW测试平台,采用虚拟仪器的思想,用校定后的传感器对动态扭矩进行实时测试.这种测量方法提高了系统的可靠性和测试精度,而LabVIEW软件测试平台则减少了复杂的硬件设备,实现了对信号的实时采集显示.测量实例的应用证实了此方法的可行性和实用性.     

基于虚拟仪器的动态扭矩测试系统的研究

针对目前国内动态扭矩测试存在的问题,提出了一种新的测试动态扭矩的方法:介绍了一动态扭矩加载器装置的结构原理,用其对扭矩传感器进行了在线实时校定,基于LabVIEW测试平台,采用虚拟仪器的思想,用校定后的传感器对动态扭矩进行实时测试。这种测量方法提高了系统的可靠性和测试精度,而LabVIEW软件测试平台则减少了复杂的硬件设备,实现了对信号的实时采集显示。测量实例的应用证实了此方法的可行性和实用性。     

差动感应式扭矩传感器及其有限元分析

扭矩是机械设备运行状态的重要监测信息,设计了一种新型差动感应式扭矩传感器,其输出绕组采用分段差动式串接,工作时首先利用弹性轴拾取扭矩信号,再通过电磁感应原理将负载扭矩转换成输出绕组的感应电动势。根据欧姆定律和磁路的基本定律推导了传感器的输出特性,并建立了传感器的有限元模型,对传感器在空载和负载运行时的磁场情况进行了仿真,验证了测量原理的正确性。采用高精度扭力扳手对传感器样机进行了标定,结果是灵敏度约为32.6 mV/(N·m),线性误差约为0.24%,重复性误差约为0.16%,迟滞误差约为0.18%。     

基于纳米晶软磁合金的磁弹性扭矩传感器的研究

对一种基于纳米晶软磁合金的非接触动态磁弹性扭矩传感器进行了研究。介绍了这种传感器的半套环差动式结构和工作原理,推导出传感器的输出方程。通过动态转矩测量试验,分析了传感器探头与轴表面的气隙和转速对测试精度和灵敏度的影响,得出了U-δ曲线和最佳气隙范围、三种转速时传感器的动态输出曲线。试验数据显示,采用半套环差动式结构的传感器,并利用纳米晶软磁合金辅助测量时,最大非线性误差和不重复误差分别降低58%和33%,测量灵敏度提高1.36倍。     

立式扭矩传感器磁场与输出电压分析

扭矩传感器是汽车电动助力转向(EPS)系统中的核心部件,基于电磁感应原理提出了一种新型扭矩传感器.介绍了传感器的结构和工作原理,运用电磁场理论推导了立式扭矩传感器的磁场计算公式和输出电压数学模型.采用Ansoft Maxwell对传感器的电磁感应系统进行了建模仿真,仿真结果表明:气隙磁场强度沿圆周方向呈类似方波分布,输出电压信号类似于正弦曲线,磁场分布和输出电压的仿真结果与理论计算吻合.     

基于时间—数字转换器的力矩传感器

介绍了基于时间—数字转换器(TDC)的应变测量原理与特点。设计并制作了基于TDC技术的机器人关节力矩传感器。基于TDC应变测量原理的力矩传感器具有组成电路简单、系统电流消耗小的特点。对传感器进行了静动态校正,并分析了试验结果。     

一种新型磁电感应式转矩传感器的研制

旋转机械设备转矩的准确测量对实现设备的状态监测和故障诊断有重要的作用,为此,设计了一种基于电磁感应原理的新结构转矩传感器。方法是将负载转矩产生的扭角信号转化成传感器励磁绕组和输出绕组的角位移,励磁绕组建立脉振磁通,经过电磁耦合输出绕组会产生与该角位移成正比的感生电动势。推导了传感器的输出特性,构建了传感器的数学模型,包括传递函数和状态空间描述。分析了传感器工作时的能控性和能观性,根据李雅普诺夫稳定判据,证明了传感器工作时的渐进稳定性。最后对传感器进行了标定,实验结果是传感器的灵敏度约为2.8 mV/(N·m),最大重复性误差约为1.24%,最大非线性误差约为0.78%,最大迟滞误差约为0.79%。