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扭矩傳感器的常見分類及其運行流程

2018年11月20日14:25 閱讀:2011次
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一、扭矩傳感器分類

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號.利用扭軸把轉矩轉換成扭應力或扭轉角,再轉換成與轉矩成一定關係的電信號的傳感器.扭軸的形式有實心軸、空心軸、矩形軸等.按照作用原理不同,扭應力式轉矩傳感器可分為電阻應變式和壓磁式兩種;扭轉角式轉矩傳感器可分為振弦式、光電式和相位差式三種.

 

1.電阻應變式轉矩傳感器

這種傳感器結構簡單,製造方便,但因使用導電滑環,振動頻率較低,不適於高速旋轉體和扭軸振動較大的場合使用.

2.光電式轉矩傳感器

它由一個扭軸和兩個光柵盤構成(圖2).兩光柵盤上有相等數量輻射狀黑色部位.扭軸受轉矩作用時產生扭轉角變形,光柵盤1與2相差一個角度,形成透光口,光電元件遂有一調寬脈衝輸出,轉矩越大,透光口開度也越大,因而光電流脈衝的寬度也就越大.脈衝電流平均值與轉矩成正比.這種傳感器屬於非接觸式,但光源必須穩壓供電.

3.壓磁式轉矩傳感器

它的扭軸由鐵磁材料製成,受轉矩作用時軸中產生方向性應力,並出現磁的各向異性,即在拉應力作用下磁阻減少;而在壓應力作用下磁阻增大.這種傳感器沒有導電滑環,屬於非接觸測量,具有可靠性高、堅固耐用、輸出電壓高、對溫度和幹擾不敏感等優點.

4.振弦式轉矩傳感器

它利用振弦敏感扭轉角來測量轉矩(見振弦式傳感器),其特點是采用頻率信號傳遞方式,抗幹擾性能好.

5.相位差式轉扭傳感器

它由一個扭軸兩個齒輪和一對磁阻式脈衝發生器組成.每個齒輪的齒頂上方裝有由線圈和磁鋼所組成的檢測器.當扭軸發生扭轉時,兩個檢測器的輸出電壓產生相位差,它與所傳遞的轉矩大小相對應,測出相位差就可測量相應的轉矩值.這種傳感器的特點是測量精度高,屬於非接觸測量,穩定性好,轉矩值用數字量直讀,容易進行記錄和控製,結構簡單.

扭矩傳感器5大特點

 

二、特點

1.信號輸出靈活:可任意選擇波形─方波或脈衝波.

2.質量保證:檢測精度高、穩定性好、抗幹擾性強.

3.方便使用:不需反複調零即可;連續測量正反扭矩.

4.測量扭矩值靈活:即可測量靜止扭矩,也可測量動態扭矩.

5.安裝簡單:體積小、重傳感器可脫離二次儀表獨立使用.

三、運行流程

將專用的測扭應變片用應變膠粘貼在被測彈性軸上並組成應變橋,向應變橋提供電源即可測得該彈性軸受扭的電信號.將該應變信號放大後,經過壓/頻轉換,變成與扭應變成正比的頻率信號.

向傳感器提供±15V電源,激磁電路中的晶體振蕩器產生400Hz的方波,經過TDA2030功率放大器即產生交流激磁功率電源,通過能源環形變壓器T1從靜止的初級線圈傳遞至旋轉的次級線圈,得到的交流電源通過軸上的整流濾波電路得到±5V的直流電源,該電源做運算放大器AD822的工作電源;由基準電源AD589與雙運放AD822組成的高精度穩壓電源產生±4.5V的精密直流電源,該電源既作為電橋電源,又作為放大器及V/F轉換器的工作電源.

當彈性軸受扭時,應變橋檢測得到的mV級的應變信號通過儀表放大器AD620放大成1.5v±1v的強信號,再通過V/F轉換器LM131變換成頻率信號,通過信號環形變壓器T2從旋轉的初級線圈傳遞至靜止次級線圈,再經過傳感器外殼上的信號處理電路濾波、整形即可得到與彈性軸承受的扭矩成正比的頻率信號,該信號為TTL電平,既可提供給專用二次儀表或頻率計顯示也可直接送計算機處理.

傳感器輸出的頻率信號在零點時為10kHz.正向旋轉滿量程時為15KHz.反向旋轉滿量程時為5KHz.即滿量程變量為5000個數/每秒.轉速測量采用光電齒輪或者磁電齒輪的測量方法,軸每旋轉一周可產生60個脈衝,高速或中速采樣時可以用測頻的方法,低速采樣時可以用測周期的方法.本傳感器精度可達±0.2%~±0.5%(F•S).由於傳感器輸出為頻率信號,所以無需AD轉換即可直接送至計算機進行數據處理.

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