光栅转矩测量系统总体设计文献综述

《光栅转矩测量系统总体设计文献综述》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、嘉兴学院毕业设计（论文）文献综述题目：　　光栅转矩测量系统总体设计　学院名称：专业班级：学生姓名：1前言部分使机械元件转动的力矩称为转动力矩，简称转矩。转矩可分为静态转矩和动态转矩。机械元件在转矩作用下都会产生一定程度的扭转变形，故转矩有时又称为扭矩。转矩是各种工作机械传动轴的基本载荷形式，与动力机械的工作能力、能源消耗、效率、运转寿命及安全性能等因素紧密联系，转矩的测量对传动轴载荷的确定与控制、传动系统工作零件的强度设计以及原动机容量的选择等都具有重要的意义。转矩是旋转动力机械的重要工作参数，它关系到机械设备的寿命和安全性，对改进和提高机械性能以及实现自动检测、自动控

2、制都有重要作用。另外，准确地、实时地测出转动轴的转矩，对于及时发现传动系统中存在的故障隐患也具有非常重要的意义。转矩测量系统工作时，一般是先通过传感器采集转轴的负载转矩信号，该信号经过滤波、整形、放大后进入FPGA进行数字信号处理，再通过单片机进行数据处理，最终通过显示设备将负载转矩值显示出来。转矩测量仪器是最常用的仪器。传感器是将物理、化学、生物等自然科学和机械、土木、化工等工程技术中的非电信号转换成电信号的换能器。传感器作为转矩转速测量仪器的核心部分，决定着仪器的主要性能指标扭【1】。矩测量是传动线路中的重要内容之一，高精度、高稳定性的扭矩测量方法是当今各国机械测量

3、研究的热点之一【2】。在众多的转矩测量方法中，转角式测量方法是最常用的一种，即通过弹性扭轴把转矩转化为转角，通过光电、磁电等方法测量角度．这种测量方法分为光电式和电磁式，电磁式测量方法由于实现复杂目前已逐渐被结构简单、精度较高的光电式所替代．另外，光电式方法还具有不受电磁场干扰的特点【3】。目前使用最理想的一种转矩传感器是电磁式转矩传感器，基于把传感轴两端的扭力应变扭角直接转变成电信号,所以,精度较高,不仅能测量静态平均转矩,而且能测量动态平均转矩,。但是,由于这种传感器结构复杂,机械加工要求高,所以,测量系统成本高,一般只作为标准测量用。2主题部分转矩传感的发展可追溯

4、到上世纪三四十年代，转矩传感器是测量各种电动机、内燃机以及旋转动力设备的输出扭矩及功率的必备设备,从上世纪三四十年代发展至今已有数十种产品,从最初的光学机械变形类发展到电磁感应类、相位差类,到现在应用最广泛的应变测量类【3】。转矩可分为静态转矩和动态转矩。静态转矩是指不随时间变化或变化很小、很缓慢的转矩，包括静止转矩、恒定转矩、缓变转矩和微脉动转矩。动态转矩是指随时间变化很大的转矩，包括振动转矩、过渡转矩和随机转矩三种。根据转矩的不同情况，可以采取不同的转矩测量方法。转矩的测量对传动轴载荷的确定与控制、传动系统工作零件的强度设计以及原动机容量的选择等都具有重要的意义。因

5、此国内外不少学者均对其进行了深入研究，基于目前国内的研究情况，可以作以下概述：1）电阻应变式转矩测量技术研究。一般在扭转轴上按与轴线成规定的方向粘贴4片电阻应变片，组成应变电桥。当扭转轴受转矩而产生扭转变形时，各应变片的阻值即随之发生变化，电桥输出的不平衡电压与转矩成比例。即转轴在测量中是连续旋转的，所以应变电桥的供电和信号输出需要用滑环、电刷或旋转变压器、无接触信号传输器等。贴片区域具有足够大且均匀恒定的应变，而弹性体本身强度应在许用强度范围内，同时传感器需在轴向上具有一定的强度，降低轴向压力对扭矩输出的影响【5】。这种仪表能测量静态和动态转矩，测量精确度一般，并且容

6、易受环境影响，所以现在基本被其它传感器取代。2）磁电相位差式转矩测量技术研究。这是一种适合于舰艇工作环境的在线转矩测量仪。这种测量技术测量精度高，转速范围大，结构简单、可靠，无需外加电源而有较强的输出信号，对工作环境要求不高，不易受到干扰，能在一2O～+60。C的环境温度下正常工作【7】。两个相同的铁质齿轮分别固定于扭转轴的两端。在每一齿轮的上方各装有一只磁电式检测器。磁电式检测器内有小圆柱形磁钢，磁钢外周绕有线圈。当扭转轴转动时，由于磁钢与齿轮间气隙磁导的变化，在线圈中产生接近正弦波的电信号；当扭转轴转动而未加转矩时，两个检测器产生具有初始相位差（装配所引起）的两个电

7、信号；当扭转轴转动且加转矩时，两个电信号的相位差发生变化。相位差的变化量与所加的转矩值成正比。用电子装置将相位差信号转换为脉冲数，输入电子计数器而显示转矩值。这种方法有着较高的精确度，不仅可以测量静态平均转矩，还可以测量动态转矩。但是这种方法对机械加工过程要求比较高，所以成本会略高。3）螺管形差动变压器的非接触式扭矩传感器研究。这种方法实现了传感器的非接触，避免了接触式传感器的一些致命弱点，并且有着比较高的测量精度和稳定性。这种方法是通过差动变压器来搭建的，差动变压器的弦铁内有一凹槽，而转轴上有一突块。当转轴旋转时，凸块在弦铁的凹槽内滑动