非接觸式扭矩測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　在旋轉(zhuǎn)動(dòng)力傳遞系統(tǒng)中，扭矩是眾多機(jī)械測(cè)量中的一個(gè)重要的參數(shù)。由于在這類系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)動(dòng)部件高速旋轉(zhuǎn)的特點(diǎn)，相比傳統(tǒng)的接觸式測(cè)量方法，使得扭矩測(cè)量中的傳感器供電和數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程比較困難。目前，傳統(tǒng)的扭矩測(cè)試從供電方式上可分為接觸式和非接觸式供電，前者常采用導(dǎo)電滑環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)，但由于其采用摩擦接觸，因此不可避免的產(chǎn)生發(fā)熱和磨損，影響了轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速及滑環(huán)的使用壽命，還有些系統(tǒng)采用電池供電，而電池儲(chǔ)能有限，給測(cè)量帶來(lái)不便，因此，非接觸式供電成為解決以上問(wèn)題的有效方法。目前常用的非接觸式供電有光電能傳輸，射頻電能傳輸和感應(yīng)電能傳輸?shù)?，由于光電能損耗大，射頻電能傳輸受天線影響較大，因此本文選用了感應(yīng)電能傳輸方式。

　　另外，本系統(tǒng)采用無(wú)線傳輸技術(shù)來(lái)傳輸傳感器輸出的測(cè)量信號(hào)。

　1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

　　扭矩測(cè)量主要有三個(gè)環(huán)節(jié)：信號(hào)的拾取，信號(hào)的處理（含信號(hào)傳輸）及信號(hào)的顯示和記錄。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1 所示，本文采用的扭矩傳感器是以金屬材料為敏感元件的專用測(cè)扭應(yīng)變片。由物理學(xué)可知大多數(shù)金屬在彈性變形范圍內(nèi)的應(yīng)變與電阻變化率成線性關(guān)系，應(yīng)用這一金屬絲的應(yīng)變效應(yīng)，將應(yīng)變片用應(yīng)變膠粘在被測(cè)的彈性軸上組成應(yīng)變橋，給應(yīng)變橋供電，當(dāng)彈性軸受扭時(shí)應(yīng)變橋輸出同扭矩大小成線性關(guān)系的電壓信號(hào)。將所得的電壓信號(hào)進(jìn)行濾波放大，使其電壓范圍符合MCU 片內(nèi)AD采樣要求，進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換后將轉(zhuǎn)換結(jié)果送入編碼器，在對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行編碼后送入發(fā)射模塊。接收模塊接收到測(cè)量信號(hào)后經(jīng)過(guò)解碼器送入MCU進(jìn)行處理顯示。整個(gè)發(fā)射部分被固定在被測(cè)軸上，由靜止端的變壓器初級(jí)繞組感應(yīng)供電。