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1、第30卷第2期浙江工业大学学报Vol.30No.22002年4月JOURNALOFZHEJIANGUNIVERSITYOFTECHNOLOGYApr.2002文章编号:100624303(2002)0220160204光栅转矩测量系统的研究冯 浩,刘玉军,陈国定(浙江工业大学信息工程学院,浙江杭州310032)摘要:介绍了一种基于结构简单测量精度高的新型转矩传感器———光栅转矩传感器的转矩测量系统,重点介绍了光栅转矩传感器的基本结构、光栅转矩传感器的转矩测量系统的基本组成与工作原理,详细论述了光栅转矩传感器存在的机械误差与电气误差及产生这些误差的原因,
2、提出了克服这些误差的方法———数字滤波方法和非线性补偿方法。通过给出的样机系统的实验结果,证明该光栅转矩测量系统的测量精度与电磁式转矩传感器相当,是一种较理想的静态、动态平均转矩的测量工具,有实用价值,可望得到推广应用。关键词:光栅转矩传感器;测量系统;测量精度中图分类号:TP212文献标识码:AStudyongratingtorquesensorFENGHao,LIUYu2jun,CHENGuo2ding(CollegeofInformationEngineering,ZhejiangUniversityofTechnology,Hangzhou31
3、0032,China)Abstract:Thispaperintroducesanewkindoftorquesensorbasedonsimplestructureandhighmeasuringaccuracy———themeasuringsystemofgratingtorquesensors.Itmainlypresentstheconstructionofgratingtorquesensorsandthebasiccomposingandworkingprinciplesforthetorquemeasuringsystemofgratin
4、gtorquesensors.Italsodiscussesthemechanicalerrorsthatagratingtorquesensordoesandpresentstheelectricalerrorsaswellasthecausesforboth.Itpresentstwomethodsforeliminatingtheseerrors:thedigi2talfiltermethodandthenon2linearitycompensatingmethod.Theexperimentationresultsofthemodelsyste
5、mshowthemeasuringaccuracyofthegratingtorquesystemisasgoodasthatofanelectromagnetictorquesen2sor.Itprovesthatthenewsystemisanideal,staticanddynamicmeasuringtoolforaveragetorque.Ithaspracticalvalueandhasthepotentialtobespreadandused.Keywords:gratingtorquesensor;measuringsystem;mea
6、suringaccuracy0 引 言转矩测量仪器是最常用的仪器之一。目前正在使用的转矩传感器系统有利用电磁离合器原理的测功机,有建立在轴扭力应变原理基础上的轴上应变片式转矩传感器和电磁式转矩传感器。电磁离合器式测功机体积大,测量精度低;应变片式转矩传感器由于利用粘在轴上的应变片把轴应变转变成电信收稿日期:2001-05-08;修订日期:2001-12-18作者简介:冯浩(1956-),男,浙江宁波人,教授,硕士,主要从事电机控制、电机特性与检测的研究。第2期冯浩,等:光栅转矩测量系统的研究·161·号,一方面只用作静态转矩的测量,另一方面由于受应变片
7、与轴粘接精度影响,对粘接工艺有很高的要求;电磁式转矩传感器由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,是目前使用最理想的一种转矩传感器。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。本文提出了一种基于结构简单,精度较高的光栅转矩传感器的转矩测量系统。这种测量系统的精度与电磁式转矩测量系统相当,但成本低。现将其结构和特性介绍如下:1 传感器的结构与原理转矩测量系统传感器是关键,本测量系统的光栅转矩传感器其结构原理图如图1(a)所示,研制的光栅转
8、矩传感器实物如图1(b)所示。图1中①为内转轴,与外侧光栅片②相联,测量运行时,两端分别与动力
