数字式扭矩传感器技术性能及应用.doc

数字式扭矩传感器技术性能及应用
摘要:本文介绍了数字式扭矩传感器原理结构,该方式利用两组环形变压器非接触地传递能源及信号,克服了集流环及无线电遥测的一系列问题,本传感器体积小便于安装,精度高、.
关键词:传感器,扭矩,环形变压器
Compress: This article introduces theory and frame of digital moment of force sensor. This mode untouched passes energy sources and signal with two group of annular transformer .It conquers a series of problems about circle current and wireless remote sensing. This sensor’s volume is small and easy to install. Its performance against disturbance is better and precision is higher. It has already achieved five-item national patent and CMC production license and achieved national emphases new product certificate, which was promulgated by national five ministries and office in 1998.
一 前言
在旋转动力系统中最频繁涉及到的参数:旋转扭矩,为了检测旋转扭矩传统使用较多的是扭转角相位差式传感器,该方法是在弹性轴的两端安装着两组齿数、形状及安装角度完全相同的齿轮,在齿轮的外侧各安装着一只接近(磁或光)传感器。当弹性轴旋转时,这两组传感器就可以测量出两组脉冲波,比较这两组脉冲波的前后沿的相位差就可以计算出弹性轴所承受的扭矩量。该方法的优点:实现了转矩信号的非接触传递,检测信号为数字信号;缺点:体积较大,不易安装,低转速时由于脉冲波的前后沿较缓不易比较,因此低速性能不理想。(见图一)

扭矩测试比较成熟的检测手段为应变电测技术。它具有精度高,频响快,可靠性好,寿命长等优点。
    将专用的测扭应变片用应变胶粘贴在被测弹性轴上,并组成应变桥,若向应变桥提供工作电源即可测试该弹性轴受扭的电信号。这就是基本的扭矩传感器模式。(见图二)但是在旋转动力传递系统中,最棘手的问题是旋转体上的应变桥的桥压输入及检测到的应变信号输出如何可靠地在旋转部分与静止部分之间传递,通常的做法是用导电滑环来完成。
图一扭转角相位差式扭矩传感器示意图
    由于导电滑环属于磨擦接触,因此不可避免地存在着磨损并发热,因而限制了旋转轴的转速及导电滑环的使用寿命。及由于接触不可靠引起信号波动,因而造成测量误差大甚至测量不成功。为了克服导电滑环的缺陷,另一个办法就是采用无线电遥测的方法:将扭矩应变信号在旋转轴上放大并进行V/F转换成频率信号,通过载波调制用无线电发射的方法从旋转轴上发射至轴外,再用无线电接收的方法,就可以得到旋转轴受扭的信号。