专利类型：发明专利
语 言：中文
申 请 号：CN201010192211.1
申 请 日：20100604
发 明 人：何安国喻洪麟吴永烽康治平
申 请 人：重庆大学
申请人地址：400044 重庆市沙坪坝区沙正街174号
公 开 日：20111102
公 开 号：CN101858805B
代 理 人：
代理机构：
摘 要：基于环型空间阵列的扭矩测量方法，具体涉及极端环境下的机械转轴动态扭矩的测量方法。本发明在机械转轴上安装两个环型空间阵列传感器，测量两个传感器所输出的与环型位移量成正比的正弦信号，对所述正弦信号进行预处理、采集、滤波整形、解调后，计算两个信号间的相位差，解出扭转角，从而利用扭转角与扭矩的关系，测出扭矩值。本发明能够实现极端环境下机械转轴动态扭矩的测量，测量条件不受外部环境的制约，安装简单，测量精度高，能适用于水轮机、地质勘探等极端环境下的机械转轴扭矩测量。
主 权 项：基于环型空间阵列的扭矩测量方法，其特征在于具体步骤如下：(1)安装传感器将两个完全相同的环型空间阵列扭矩传感器固定在机械转轴上，两个环型空间阵列扭矩传感器的间距为L，各自相应读数头在环型空间阵列上的起始位置都相同；(2)为传感器加载激励电流通过采集卡的模拟输出功能输出一定频率的正弦电压U?SIN(WT)，然后利用电流放大电路，将所述完全一致的正弦电压转换为同频率的正弦电流作为两个传感器的激励电流，当机械转轴上的两个环型空间阵列所对应的截面有相对转动时，两环型空间阵列传感器的感应电压分别为： U 22 = KU [ COS ( 2 Π D RW 0 T ) + A ] SIN ( WT + Θ ) - - - ( 11 ) 其中：K为比例系数，A为互感系数产生的直流分量，D为环型空间阵列内磁性钢球的直径，φ为扭转角，W0为机械转轴转动的角速度，R为环型空间阵列外边缘到机械转轴轴线的垂直距离；(3)对传感器的输出信号进行预处理利用放大电路和滤波电路对传感器的输出信号进行预处理；(4)利用采集卡采集电压信号利用数据采集卡，采集预处理后两个传感器的输出电压；(5)对采集后的信号进行滤波整形对所述采集的信后进行滤波处理，滤波后只留下谐波成分中幅值较大的成分；(6)对滤波整形后的信号进行解调利用软件锁相环、90°相移器和低通滤波器实现调幅信号的同步解调；首先将调幅波加在锁相环的输入端，当锁相环工作在锁定状态时，锁相环将输出与输入信号中的载波分量频率相同，相位相差90°的电压信号，然后将此信号相移90°后就得到同步检波的参考信号，最后利用此参考信号和输入的调幅信号相乘，再经过低通滤波器滤波后就还原得到调制信号；(7)计算两信号的相位差将两个调制信号分别送到相同配置的LABVIEW中的FFT?SPECTRUM函数中，得到它们的幅频和相频特性，然后分别将四个输出送到到LABVIEW中的UNBUNDLE族函数，从族中提取出数组：随后，从波形的幅值数组中搜索具有最大幅值元素的索引号，找到相位数组中对应的相位，并求出与360相除后的余数，对两个波形都进行这样的处理，相减就得到相位差；(8)根据相位差计算扭矩根据材料力学原理：其中，M为作用在直径为D、长度为L的弹性轴上时产生的扭矩值，为弹性轴将在材料的弹性极限内产生与扭矩成线性关系的扭转角；式(10)和式(11)经过步骤(3)-(7)处理后，获得两调制信号之间的相位差φ为：则扭转角为：则由式(14)和式(16)可得扭矩为：M＝GD4Dφ/(64RL)????????????????(17)其中，G为切变模量，D为机械转轴的直径，L为两传感器之间的距离；(9)对结果的校正并显示最后结果利用标准的扭矩传感器来进行定标，先在负载不变的情况下利用所述环型空间阵列传感器和标准扭矩传感器的多次测量值进行比较，然后变换负载，再进行重复测量比较，求得测量的系统误差：利用此系统误差对步骤(8)中的扭矩进行校正；(10)断开传感器的激励电流测量完成，断开传感器的激励电流来结束扭矩的测量。FSA00000156635200011.TIF,FSA00000156635200021.TIF,FSA00000156635200022.TIF,FSA00000156635200023.TIF,FSA00000156635200024.TIF,FSA00000156635200025.TIF
关 键 词：
法律状态：生效
IPC专利分类号：G01L3/00
