扭矩傳感�,(又稱力矩傳感�、扭力傳感器、轉矩傳感器、扭矩儀)分為動�(tài)和靜�(tài)兩大�,其中動�(tài)扭矩傳感器又可叫做轉矩傳感器、轉矩轉速傳感器、非接觸扭矩傳感�、旋轉扭矩傳感器等� 扭矩傳感器是對各種旋轉或非旋轉機械部件上對扭轉力矩感知的檢測。扭矩傳感器將扭力的物理變化轉換成精確的電信�。扭矩傳感器可以應用在制造粘度計,電動(氣動,液力)扭力扳手,它具有精度高,頻響�,可靠性好,壽命長等優(yōu)��
扭矩是在旋轉動力系統(tǒng)中最頻繁涉及到的參數,為了檢測旋轉扭�,使用較多的是扭轉角相位差式傳感器。該傳感器是在彈性軸的兩端安裝著兩組齒數、形狀及安裝角度完全相同的齒輪,在齒輪的外側各安裝著一只接�(磁或�)傳感�。當彈性軸旋轉時,這兩組傳感器就可以測量出兩組脈沖�,比較這兩組脈沖波的前后沿的相位差就可以計算出彈性軸所承受的扭矩量。該方法的優(yōu)點:實現了轉矩信號的非接觸傳�,檢測信號為數字信號;缺點:體積較大,不易安裝,低轉速時由于脈沖波的前后沿較緩不易比�,因此低速性能不理想�
扭矩測試比較成熟的檢測手段為應變電測技�,它具有精度�、頻響快、可靠性好、壽命長等優(yōu)�� 將專用的測扭應變片用應變膠粘貼在被測彈性軸�,并組成應變�,若向應變橋提供工作電源即可測試該彈性軸受扭的電信號。這就是基本的扭矩傳感器模�。但是在旋轉動力傳遞系統(tǒng)�,最棘手的問題是旋轉體上的應變橋的橋壓輸入及檢測到的應變信號輸出如何可靠地在旋轉部分與靜止部分之間傳遞,通常的做法是用導電滑�(huán)來完�� 由于導電滑環(huán)屬于磨擦接觸,因此不可避免地存在著磨損并�(fā)�,因而限制了旋轉軸的轉速及導電滑環(huán)的使用壽�。并且由于接觸不可靠引起信號波動,從而造成測量誤差大甚至測量不成功。為了克服導電滑�(huán)的缺�,另一個辦法就是采用無線電遙測的方� :將扭矩應變信號在旋轉軸上放大并進行V/F轉換成頻率信號,通過載波調制用無線電�(fā)射的方法從旋轉軸上發(fā)射至軸外,再用無線電接收的方�,就可以得到旋轉軸受扭的信號� 旋轉軸上的能源供應是固定在旋轉軸上的電池。該方法即為遙測扭矩儀�
非接觸式扭矩傳感�
非接觸式扭矩傳感器輸入軸和輸出軸由扭桿連接起來,輸入軸上有花鍵,輸出軸上有鍵槽。當扭桿受方向盤的轉動力矩作用發(fā)生扭轉時,輸入軸上的花鍵和輸出軸上鍵槽之間的相對位置就被改變�?;ㄦI和鍵槽的相對位移改變量等于扭轉桿的扭轉量,使得花鍵上的磁感強度改�,磁感強度的變化,通過線圈轉化為電壓信�。非接觸扭矩傳感器由于采用的是非接觸的工作方�,因而壽命長、可靠性高,不易受到磨�、有更小的延�� 受軸的偏轉和軸向偏移的影響更�,已經廣泛用于轎車領�。[1]
應變片扭矩傳感器
應變片傳感器扭矩測量采用應變電測技術。在彈性軸上粘貼應變計組成測量電橋,當彈性軸受扭矩產生微小變形后引起電橋電阻值變化,應變電橋電阻的變化轉�?yōu)殡娦盘柕淖兓瘡亩鴮崿F扭矩測量。傳感器就完成如下的信息轉換;傳感器由彈性軸、測量電�、儀器用放大器、接口電路組��
高性能無線扭矩傳感器將傳感器與無線通信技術結合在一起,實現了數據的無線傳輸。扭矩電信號由單片機控制的信號處理電路進行放大、A/D轉換之后,編碼器將采集到的數字量編碼傳送給�(fā)射模塊進行�(fā)�。接收模塊接收到數據�,解碼器將譯出的數據傳送給單片�,由LED顯示得到的扭矩數據�。傳感器數據采集�(fā)射電路由扭矩傳感�、信號處理部�、單片機和無線發(fā)射電路組成。扭矩傳感器將電阻應變片產生的應變電信號傳送到信號處理電路。信號處理部分對傳感器模擬信號提取放�,并進行�/數轉�。微處理器負責控制系�(tǒng)各部分器件的工作,并對數字信號進行處理。無線發(fā)射電路在微處理器的控制下,由編碼器將采集到的信息數據進行相應的編碼和處理,并用發(fā)射模塊發(fā)射出。實現無線傳��
電子式扭矩儀是一種針對風�、水泵試驗及現場能效評測的便攜式高性能軸功率測量儀�。電子式扭矩儀�(chuàng)造性的摒棄了傳�(tǒng)機電式扭矩傳感器繁瑣、復雜、在很多現場�(huán)境下不易實現的安裝過�,實現了風機、水泵電機效率的實時測量,監(jiān)測風機、水泵電機在使用過程中各�(huán)節(jié)的運行狀�(tài),對研究風機、水泵電機的使用狀�(tài)提供了實�、真�、可靠的數據;避免了因機電式扭矩傳感器安裝不當對試驗結果造成的影��
電子式扭矩儀能完全取代傳�(tǒng)扭矩傳感器的軸功率測量功�,并且能獲取風機、水泵電機的實時效率,為風機、水泵機組節(jié)能提供了嚴謹、科學評測手��
扭矩傳感器是一種測量各種扭矩、轉速及機械功率的精密測量儀�。應用范圍十分廣�,主要用于:
1、電動機、發(fā)動機、內燃機等旋轉動力設備輸出扭矩及功率的檢測;
2、風�、水泵、齒輪箱、扭力板手的扭矩及功率的檢測�
3、鐵路機車、汽�、拖拉機、飛機、船�、礦山機械中的扭矩及功率的檢測;
4、可用于污水處理系統(tǒng)中的扭矩及功率的檢測�
5、可用于制造粘度計�
6、可用于過程工業(yè)和流程工�(yè)��
7、可以應用于實驗�,測試部門以及生產�(jiān)控和質量控制�
電流或電壓輸出信號的信號采集如圖所��
扭矩傳感器是一種測量各種扭矩、轉速及機械功率的精密測量儀�。應用范圍十分廣泛,主要用于�
1、電動機、發(fā)動機、內燃機等旋轉動力設備輸出扭矩及功率的檢��
2、風�、水�、齒輪箱、扭力板手的扭矩及功率的檢測�
3、鐵路機車、汽�、拖拉機、飛機、船�、礦山機械中的扭矩及功率的檢測;
4、可用于污水處理系統(tǒng)中的扭矩及功率的檢測�
5、可用于制造粘度計�
6、可用于過程工業(yè)和流程工�(yè)中;
7、可以應用于實驗室,測試部門以及生產�(jiān)控和質量控制�
使用�(huán)�
扭矩傳感器應安裝在環(huán)境溫度為0� � 60�,相對濕度小�90%,無易燃、易爆品的環(huán)境里。不宜安裝在強電磁干擾的�(huán)境中�
安裝方式
(1) 水平安裝:如圖11所�:
(2) 垂直安裝:�12所�:
3、連接方式� 扭矩傳感器與動力設備、負載設備之間的連接
�1)彈性柱銷聯軸器連接如圖13所�,此種連接方式結構簡單,加工容�,維護方�。能夠微量補償安裝誤差造成的軸的相對偏�,同時能起到輕微減振的作用。適用于中等載荷、起動頻繁的高低速運轉場合,工作溫度�-20-70��
�2)剛性聯軸器連接如圖14所�,這種連接形式結構簡單,成本低,無補償性能,不能緩沖減�,對兩軸的安裝精度較�。用于振動很小的工況條件�
4、安裝要求:
�1� 扭矩傳感器可水平安裝,也可垂直安��
�2� 如圖11�12所�,動力設�、傳感器、負載設備應安裝在穩(wěn)固的基礎�,以避免過大的震動,否則可能�(fā)生數據不�(wěn),降低測量精�,甚至損壞傳感器�
�3� 采用彈性柱銷聯軸器或剛性聯軸器連接�
�4� 動力設備、傳感器、負載設備軸線的同心度應小于Φ0.05mm�
�(fā)展趨�
隨著自控系統(tǒng)的不斷完善和�(fā)展,對扭矩傳感器的精�、可靠性和響應速度提出了更高的要求。扭矩傳感器正呈現以下的�(fā)展趨勢:
1、測試系�(tǒng)向微型化數字化、智能化、虛擬化和網絡化方向�(fā)展;
2、從單功能向多功能發(fā)展,包括自補償、自修正、自適應、自診斷、遠程設�、狀�(tài)組合、信息存儲和記憶�
3、向著小型化、集成化方向�(fā)�。傳感器的檢測部分可以通過結構的合理設計和�(yōu)化來實現小型�,IC部分可以整合盡可能多的半導體部件、電阻到一個單獨的IC部件上,減少外部部件的數量;
4、由靜態(tài)測試向動�(tài)在線檢測方向�(fā)��
不足之處
遙測扭矩儀成功之處在于克服了電滑環(huán)的兩項缺陷,但也存在著三個不足之��
其一:易受使用現場電磁波的干擾;
其二:由于是電池供電,所以只能短期使用;
其三:由于在旋轉軸上附加了結�,易引起高轉速時的動平衡問題,在小量程及小直徑軸時更突出�
數字式扭矩傳感器吸取了上述各種方法的�(yōu)點并克服了其缺陷,在應變傳感器的基礎上設計了兩組旋轉變壓�,實現了能源及信號的非接觸傳遞。并做到了扭矩信號的傳遞與是否旋轉無�,與轉速大小無關,與旋轉方向無��
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