基于射频通信技术的扭矩测试系统

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1、万方数据V01．30No．12010．1船电技术I应用研究基于射频通信技术的扭矩测试系统陈笃奖徐轶群杨国豪(集美大学轮机工程学院，福建厦门361021)摘要：现代船舶控制系统需要实时对曲轴扭矩进行测量，本文提出采用无线射频数据传输方式，对曲轴扭矩实时采集，并发送到卜位机的思路。给出了系统的硬件电路图，设计了无线数据采集系统。采用轮询方式，实现了对转轴多点扭矩的数据采集，通过设计合理的通信协议，保证了通信的町靠性，该系统结构简单且可行性强。关键词；动态扭矩射频无线通信数据采集中图分类号：TN929文献标识码：A文章编号：1003．4862(2010)01．0027—

2、03TestMacroofTorqueBasedonRFWirelessCommunicationChenDujiang，XuYiqun，YangGuohao(MarineEngineeringInstitute，JimeiUniversity，Xiamen361021，Fujian，China)Abstract：Therealtimemeasurementofthetorqueisneededinmodernshipcontrolsystem．Thispaperproposesamethodwhichcancollecttorquedatainrealtimea

3、ndtransportthembasedonwireless，thentothecomputerThehardwarecircuitandthedatacollectionsystemarealsogiveninthispaperByusingthepollingmode，themultipointdataacquisitionisachieved．Thereliabilityofcommunicationisguaranteedbydesigningareasonablecommunicationprotoc01．Thefeasibilityofthesyste

4、misgood．Keywords：dynamictorque；radiofrequency(RF)：wirelesscommunication；dataacquisition1引言在当今，随着造船工业和船舶科学技术的迅速发展，对船舶机动性的要求越来越高，因而对船舶动力系统的动态性能指标要求越高。由于其使用工况复杂，需要频繁地进行倒车、正车、紧急刹车、快速起动、突然加速或减速等非稳态运行，动力装置需承受相当大的瞬时扭矩峰值，易造成动力装置轴系的损伤，因此对扭矩的工作状况需要进行实时监测⋯。此外，在柴油机修理后或者监测机组工况和故障诊断时，精确测量轴功率又是必不可少的

5、工作，而轴功率的测量往往要测量轴的扭矩。传统的扭矩测试方法由于不能够对高速旋收稿日期：2009．05．25作者简介：陈笃奖(1983．)男，硕士研究生，研究方向：机电设备与系统测控技术。转的转轴上传感器采集到的信号通过有线连接将数据传送到计算机上，因此都采用间接测试方法，如转速传感器测量方法，即通过测量转轴的转速，进行分析并与理论计算书对比，从而推算出扭矩力；还有相位式扭矩测量方法，通过测试转轴上固定的一对齿轮之间的相位差，从而算出相应的扭矩值大小；此外还有通过观测洒在转轴上的均匀磁粉的变形情况得出扭矩力的方法。上述方法往往精度差，误差大，结构复杂，价格昂贵等。因

6、此，本文提出利用电阻应变片直接贴到转轴上，并通过射频无线通信的方法将传感器采集的信号发送到上位机的思想，该方法小仅能够直接测试扭矩力，测试精度高，数据采集准确町靠，而且具有结构简单，体积小，功能强大，价格便宜等优点。2系统结构整个测试系统主要分为数据采集端和数据接27万方数据船电技术I应用研究V01．30No．12010．1收端两个部分，两者之间通过无线通道进行通信。数据采集端负责采集传感器传送的信号并将其传输到发射模块进行发射，而数据接收端则负责接收发射模块发送的数据并进行处理，然后将其送到上位机。系统整体结构框图如图l所示。图1系统整体结构框图数据采集端由传感

7、器、放大器、A／D转换器、微处理器(单片机)及无线发射模块组成。轴受力时产生的扭矩力经传感器转换成电信号，经放大器适当放大后送往A／D转换器。A／D转换器将放大后的模拟信号转换为数字信号，然后经微处理器进行控制处理后送往无线发射模块打包发出。数据接收端由无线接收模块、微处理器及主控计算机组成。数据接收端收到采集端发送的数据后，将数据按照通信协议拆包，取出有效数据并通过串口发送给计算机，由计算机对采集到的数据进行分析和处理。3关键技术实现3．1传感器及其电路在本文中，采用电阻应变片作为传感器来对转轴的力矩进行测试。电阻应变片根据电阻变化率AR／R与应变成线性关系的原

8、理来对扭矩