一种新型磁电感应式动态非接触扭矩传感器.pdf

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1、2010往仪表技术与传感器2010第5期InstrumentTechniqueandSensorNo．5一种新型磁电感应式动态非接触扭矩传感器石延平，陈季萍，周庆贵(1．淮海工学院机械系，江苏连云港222005；2．江苏海洋资源开发研究院，江苏连云港222001)摘要：对一种基于非晶态合金及磁电感应的非接触测量扭矩传感器进行了研究。首先，介绍了传感器的结构和原理。然后，分析了传感器的输出特性、灵敏度及非线性误差。最后，在扭矩试验机上进行了试验，通过试验分析了这种扭矩传感器的测量精度以及气隙、线圈匝数、激磁电流强度、频率对测量灵敏度的影响。试验结果表明，设计的传感器具有输出信号强、

2、结构简单、便于安装、同时还能测量转速等特点。关键词：非晶态合金；传感器；转矩；测量中图分类号：TP211文献标识码：A文章编号：1002—1841(2010)05—0003一o4NewNon—ContactMeasuringDynamicTorqueSensorBasedonMagnetoelectricityInductionPrincipleSHIYan—ping’，CHENJi-ping，ZHOUQing—gui(1．DepartmentofMechanicalEngineering，HuaihaiInstituteofTechnology，Lianyungang22200

3、5，China；2．JiangsuMarineResourcesDevelopmentResearchInstitute，Lianyungang222001，China)Abstract：Anewkindofnon-contactmeasuringtorquesensorbasedontheamorphousalloyandthemagneto—electricefectWasdiscussed．Theprincipleandstructureofthesensorwerepresented．Then，outputcharacteristic，sensitivityandthen

4、on—linearerrorofthesensorwereanalyzed．Finally，aexperimentofmeasuringtorquewasmadeonateststand，andmeasurementaccuracy，theinfluenceoftheairgap，thecoilnumberofwindings，theexcitationelectriccurrentandthe~equeneyonthemeasurementsensitivity，andtheinfluenceofdifferentamorphousalloythinbeltwidthonpul

5、seinducedvoltageprofilewereanalyzedbyexperi—ment．Theexperimentalresultshowsthesensorshavesomecharacteristicsuchashighersensitivityandsimplerstructureandisconvenientforinstallation．Inaddition，italsocanbeusedformeasuringrotationalspeed．Keywords：amorphousalloy；sensor；torque；measurement0引言传动轴扭矩的测

6、量方法很多，但常用的方法大致可分成两类：第一类是剪应力法。即利用是应变片测量轴的剪应力来计算扭矩。这类方法主要的缺点是，应变片的粘贴质量对测量精度有较大影响。另外，还需要集流环、电刷等装置将信号输出，而滑环容易磨损、需要经常清洗、安装困难、信号测量准确性不高；第二类是扭转变形法。这种方法是通过测量一定长度内轴截面的扭转变形来测量扭矩的。常用的方法有相对位移图1磁电感应式扭矩传感器的工作原理法、光电法及磁阻法。但需要将动力输出轴与传动轴断开，然非晶态合金薄带安装。当转轴不受转矩作用时，两传感器输出后接入专用传感器，使用不方便，故只在实验室中应用。信号有一初始相位差。承载后，该相位差

7、将随非晶态合金薄带文中设计的扭矩传感器属于第二类，但结构更简单，也无所在横截面之间的相对扭转角的增加而增大，其大小与相对扭需将动力输出轴与传动轴断开。转角、转矩成正比。如果两横截面之间相位差为△，则转轴所1扭矩测量原理受扭矩为磁电式扭矩传感器是利用具有机械弹性的被测轴在转矩GlpA~(1)M-—百(1)作用下产生弹性变形，两横截面的相对扭转角与转矩成正比的原理来测量转矩的。式中：Z为转轴一圈所产生的信号脉冲个数；L为两截面间的工作原理如图1所示，在转轴上A、B两处分别附着一定厚距