【正文】 能方便的與總線接口，進行多臺聯(lián)機通信及控制 [8]。當扭力軸受轉矩作用時，扭軸沿正應力方向磁阻減小，沿負應力方向磁阻增大，其表面上出現各向異性磁阻特性，使交變磁場的磁力線重新分布，從而使測量線圈上的感應電勢發(fā)生相應的變化。當有轉矩作用在扭力軸上時，安裝光柵處的兩截面產生 相對轉角，使得兩片光柵的明暗條紋發(fā)生部分重合，便有部分光線透過兩光柵照射到光敏元件上，從而輸出電信號。目前在國內外實驗室中，這種轉矩傳感器應用的比較廣泛。應變式扭矩傳感器的信號傳輸技術是這類傳感器的關鍵技術，業(yè)內已有 3種成熟的傳輸方法，解決高速旋轉工況下，激勵電源輸入到應變橋路及信號輸出到顯示儀表所存在的傳輸問題。因此，采用無線傳輸方法檢測轉動機 械和往復運動機械上的參數，具有突出優(yōu)點，其檢測準確度超過了集流環(huán)式。 （ 5）對實驗數據進行處理并進行誤差分析，通過研究提出誤差的主要來源和減小誤差的方法。將該應變信號放大后，經低通濾波送入 A/D轉換，然后經單片機處理送顯示屏顯示其大小。 電阻應變計簡稱應變計，它主要由電阻敏感柵、基底和面膠 (或覆蓋層 )、粘 結劑、引出線五部分組成。所以軸表面任何單元平面的法向應力值都符合平面應力狀態(tài)理論。 東北石油大學秦皇島分校畢業(yè)論文 12 圖 25 系統(tǒng)總體框圖 （ 1）測量電橋 實現扭矩信號到與之呈線性關系的電信號的轉換，電橋電路采用 LM 型硅擴散力敏全橋應變片搭成，具有良好的一致性和對稱性，很小的非線性和較高的靈敏度。 本設計的扭矩傳感器采用應變型扭矩測量原理來實現扭矩信號的測 量，從而克服了磁彈性型傳感器和相位差型傳感器可靠性低、結構復雜、安裝調試困難、準確度低等諸多缺點。電阻應變式扭矩傳感器的工作原理是：直接將電阻應 變片被測軸上，當被測軸受到純扭力時，其最大剪應力 f 不便于直接測量，但軸表面主應力與母線成 45o角，而且在數值上等于最大剪應力，因而應變片沿與母線成 45 度角方向粘貼。 電阻應變式的彈性元件在傳感器中占據極其重要的的地位，它首先把力、扭矩信號等非物理量變換成相應的應變或位移，然后配合各種形式 的傳感元件，將被測量變換成電量。 經查相關資料可以計算出 (32) 式中， 。主要用于兩軸要求嚴格對中并在工作中不發(fā)生相對位移的地方，結構一般較簡單，容易制造，且兩軸瞬時轉速相同 ， 主要有凸緣聯(lián)軸器、套筒聯(lián)軸器、夾殼聯(lián)軸器等。聯(lián)軸器由兩半部分組成，分別與 東北石油大學秦皇島分校畢業(yè)論文 18 主動軸和從動軸聯(lián)接。聯(lián)軸器有些已經標準化。在高速重載的動力傳動中，有些聯(lián)軸器還有緩沖、減振和提高軸系動態(tài)性能的作用。在工程中，用于動力設備上的應變式扭矩傳感器軸材料通常選擇： 45＃鋼、 40Cr鋼或是 38CrMoAlA合金鋼 ，特殊情況下也可采用電工鋼。 表 31 傳感器的特點和技術參數 產品特點 技術參數 可測量穩(wěn)態(tài)旋轉扭矩及動態(tài)過渡過程的旋轉扭矩 轉矩準確度： ≤ % FS 可測量正、反向扭矩且不需調整零點 過載能力： 150%FS 信號檢測采用數字化處理技術，精度高、穩(wěn)定性好、抗干擾強 重復性： ≤ %FS 輸入電源極性、幅值保護，輸出轉矩、轉速信號保護 線 性： ≤ %FS 扭矩信號的提取方式為應變電測技術 應變計動態(tài)應變波的響應時間： 179。 東北石油大學秦皇島分校畢業(yè)論文 14 第三章 扭矩傳感器的設計 應變式扭矩傳感器可 以分為旋轉部分和靜止部分，該傳感器的設計的重點以及難點在于如何在旋轉部分處于運動狀態(tài)下能夠準確的將電橋發(fā)生形變后產生的電壓信號準確、實時地傳輸出來。 （ 5）單片機：單片機系統(tǒng)扭矩傳感器與單片機系統(tǒng)組合在一起就構成了扭矩測量儀，這部分電路主要完成的功能是：將扭矩傳感器的輸出信號進行整形后用計數器對高頻脈沖計數，計算出相應的被測扭矩值，將數據直接傳送給驅動顯示器顯示。其應變?yōu)椋? （實心） （ 23） （空心） （ 24） 式中：， D軸外徑（ mm）； d軸內徑（ mm）； M扭矩（）； 軸材料泊松比； E軸材料彈性模量。由于基底和粘貼劑的彈性模量與敏感柵材料的彈性模量 之間有差別等原因．彈性元件表面的應變不可能全部均勻地傳遞到敏感柵。 電阻應變片的工作原理是基于金屬導體的電阻 應變效應，即當金屬導體在外力作用下發(fā)生形變時，其電阻值將相應地發(fā)生變化。將專用的測扭應變片用應變膠粘貼在被測彈性軸上并組成應變橋 ,應變橋提供電源即可測得該彈性軸受扭的電信號。 （ 1）研究扭矩測量的原理，針對現有測量方法的優(yōu)缺點，提出最佳的測量。由于是非接觸式傳輸，就沒有導電電環(huán)等磨損件因而也就不存在由電環(huán)磨損引起的噪聲干擾和零漂等問題。 45176。 (3)磁電式扭矩傳感器。但其致命弱點是沿扭力軸圓周分布的磁導率存在固有偏差，從而無法達到較高的準確度。目前，虛擬儀器在設計、生產、使用已經十分普及，很多企業(yè)使用虛擬儀器系統(tǒng)對生產設備的運行狀況進行實時監(jiān)測，虛擬儀器將會 逐步取代傳統(tǒng)的測試儀器而成為測試儀器的主流。如感應方式或遙測體制，它克服了接觸式傳輸的缺點。 傳感器從介入式發(fā)展成不介入式。 扭矩測量發(fā)展現狀及扭矩檢測的幾種方法 扭矩測量的發(fā)展現狀 在生產和科研中，對機械設備扭矩的測量已經越來越重要， 通過對扭矩的測量可以對機械設備的進一步改進設計取得重要的現場參數，為改進設計取得全面的一手資料。在高新技術中，扭矩測量技術是綜合應用機械、電子、物理、計 算機等多方面知識的一門學科。 課題的研究背景與來源 課題研究背景 扭矩是旋轉動力機械的重要工作參數，而扭矩測量已經成為機械量測量中一個重要組成部分。 關鍵詞：應變式 傳感器 扭矩測量 電橋 東北石油大學秦皇島分校畢業(yè)論文 I 目 錄 摘 要 .................................................................................................................................................... 1 第一章 緒論 ..................................................................................................................................... 1 引言 ......................................................................................................................................... 1 課題的研究背景與來源 ........................................................................................................ 1 課題研究背景 ................................................................................................................ 1 課題研究來源 ................................................................................................................ 2 扭矩測量發(fā)展現狀及扭矩檢測的幾種方法 ....................................................................... 2 扭矩測量的發(fā)展現狀 ................................................................................................... 2 .................................................................................................... 4 .................................................................................................... 6 課題研究的內容和方法 ........................................................................................................ 6 課題研究內容 ................................................................................................................ 6 課題研究方法 ................................................................................................................ 7 第二章 檢測裝置的基本原理和總體方案 ..................................................................................... 8 引言 .......................................................................................................................................... 8 檢測裝置整體系統(tǒng)框圖 ......................................................................................................... 8 電阻應變片及扭矩測量的基本原理： ................................................................................ 8 原理 ................................................................................................ 8 .................................................................................................. 10 各部分功能介紹 ................................................................................................................... 12 方案論證 ................................................................................................................................ 13 第三章 扭矩傳感器的設計 .......................................................................................................... 14 引言 ........................................................................................................................................ 14 應變片的選用 ....................................................................................................................... 14 彈性敏感元件設計 ............................................................................................................... 15 扭矩傳感器的硬件結構 ..............................................................