基于FPGA的感应移相式扭矩测量系统

扭矩测量装置的研制是建立机械传动系统保障体系的关键技术之一,设计了一种基于FPGA的感应移相式扭矩测量系统.系统由感应移相式扭矩传感器和基于FPGA的信号处理器两部分组成,扭矩传感器由励磁绕组建立脉振磁通,通过电磁耦合和外接输出电路参数的合理匹配,将负载扭矩转化成励磁电压和输出电压的相位差;FPGA对两路信号进行采集,并采用高频脉冲对两路信号的相位差进行插值,将其转化成脉冲数,处理后即可得到精确的相位差.最后采用高精度扭力扳手对传感器进行了标定,实验结果表明测量系统的相对误差约为0.51%,迟滞误差约为0.6%,线性误差约为0.57%,重复性误差约为0.84%.     

差动感应式扭矩传感器及其有限元分析

扭矩是机械设备运行状态的重要监测信息,设计了一种新型差动感应式扭矩传感器,其输出绕组采用分段差动式串接,工作时首先利用弹性轴拾取扭矩信号,再通过电磁感应原理将负载扭矩转换成输出绕组的感应电动势。根据欧姆定律和磁路的基本定律推导了传感器的输出特性,并建立了传感器的有限元模型,对传感器在空载和负载运行时的磁场情况进行了仿真,验证了测量原理的正确性。采用高精度扭力扳手对传感器样机进行了标定,结果是灵敏度约为32.6 mV/(N·m),线性误差约为0.24%,重复性误差约为0.16%,迟滞误差约为0.18%。     

基于霍尔效应的扭矩测量系统开发

扭矩是机械设备运行状态的重要监测信息.设计了一种基于霍尔效应的扭矩测量系统.首先利用弹性轴拾取扭矩信号,再通过霍尔效应电磁感应原理将负载扭矩转换成输出电压信号,最后利用ADC采样读取这一输出电压信号,并经过高精度扭力扳手对读取的数据信号进行标定.测试结果表明,系统灵敏度约为0.91mV/Nm,线性度约为4.6％,重复性误差约为2.2％,迟滞误差约为2.1％.     

电动助力转向扭矩传感器设计

扭矩传感器作为电动助力转向(EPS)的传感元件,对转向的精确性至关重要.介绍了一种EPS扭矩传感器设计,主要通过霍尔元件采集磁通量的改变转换为电压,此电压值传送到控制器,控制器根据此电压值转换为扭矩值并依此计算出助力值,此外,还可以根据采集到的扭矩信号达到诊断功能.     

立式扭矩传感器磁场与输出电压分析

扭矩传感器是汽车电动助力转向(EPS)系统中的核心部件,基于电磁感应原理提出了一种新型扭矩传感器.介绍了传感器的结构和工作原理,运用电磁场理论推导了立式扭矩传感器的磁场计算公式和输出电压数学模型.采用Ansoft Maxwell对传感器的电磁感应系统进行了建模仿真,仿真结果表明:气隙磁场强度沿圆周方向呈类似方波分布,输出电压信号类似于正弦曲线,磁场分布和输出电压的仿真结果与理论计算吻合.     

数字式扭矩扳手中传感器的设计

介绍了一种电阻应变式传感器在扭矩扳手中的应用。该传感器具有体积小、精度高、耐用性强等特点，有一定的实用价值。     

基于WSNs与LabVIEW的扭矩测试系统设计

针对目前扭矩扳手应用过程中人为因素影响大,可控性差等问题,应用无线通信技术、微信号处理技术、单片机技术、虚拟仿真技术,设计了一种将WiFi无线传感器网络（ WSNs）与虚拟仪器相结合的扭矩测试系统。该系统集扭矩测量、采集、校准、分析、存储、显示及预警于一体,实现了多路扭矩参数的实时准确监测和有效控制。仿真和实测结果表明：该系统测量精度可达0.4%FS,功耗低,体积小,实时性好,操作简单,长时间运行稳定可靠,适用于铁路机务、车辆检修线、厂矿等对扭矩参数的实时监控。     

基于PLC的扭矩检定装置的设计与实现

由于目前国内扭矩检定装置工作效率低下,设计研发了一种适用于大中型企业并能自动加载扭矩的扭矩扳手检定装置.它采用专用扭矩传感器,以PLC作为中心控制单元,利用RS485与RS232的通信技术通过高速智能数据采集卡,对采样信号进行选择、过滤、跟踪及隔离等处理,在触摸屏上自动显示检定结果.经过测试表明,装置的测量精度可达到3‰,并能消除人为读数误差,大大提高了检定速度和准确度,具有良好的实用性.     

位移式许用扭矩传感器的设计与研究

许用扭矩是拧紧螺纹紧固件时可施加的最大扭矩值,它是保证螺纹连接安全可靠的重要参数;由于现有扭矩扳手需要人工依靠经验或理论计算来设定所需扭矩值,设计了一种通过自动识别螺栓规格并计算许用扭矩的位移式许用扭矩传感器;螺栓夹持装置开口大小的调整与电位器阻值调整通过齿轮相关联用于识别螺栓规格信息,单片机HT66F50采集电位器的模拟信号经模数转换为数字信号运算并处理,计算结果通过液晶显示模块LCD1602进行显示;通过数据拟合及公式推导建立许用扭矩计算理论,硬件采用技术成熟的集成模块,软件设计采用模块化思想,建立了传感器原理样机;测试结果表明,数据计算误差在允许范围内,能够快速准确地计算许用扭矩值,达到了设计要求。     

新型MR转向传感器的研究

目前汽车已装备电动转向器和电子稳定控制器以防止侧滑.汽车电动转向器和电子稳定控制器不但需要转向扭矩传感器,而且需要转向角度传感器.磁阻式(MR)转向传感器既可以检测转向扭矩,也可同时检测转向时的转向角.MR转向传感器由磁性敏感元件和信号盘组成.从MR转向传感器的输出信号可以得到转向扭矩和转向角的信息.最后给出了MR转向传感器的性能特性曲线.     

Accurate Load Detection Based on a New Piezoelectric Drive Principle Employing Phase-Shift Measurement

This paper introduces a technique for measuring the torque applied to a piezoelectric motor while it is operating. The technique utilizes phase measurement rather than amplitude measurement and takes advantage of the kinematical principle of a piezoelectric actuator drive (PAD) later described in the paper. Piezoelectric actuators are bidirectional converters of electrical energy into mechanical energy and vice versa. Due to the special kinematical principle of the PAD, an applied external torque and internal torque lead to a phase-shift between the driving signals (a voltage applied to actuators) and the corresponding mechanical feedback (a modulated force). The actuator acts as a sensor to the feedback force converting it into a charge signal. The charge signal is measured and converted into a voltage by a simplified Sawyer-Tower-Circuit. The dc bias of both signals the driving actuator voltage, and measured charge signal is removed by a high-pass filter. The signals are then amplified and limited to form digital signals out of the sinusoidal input signals. The phase-shift between both signals is analyzed by a phase detector based on a zero-crossing time difference measurement. By employing the theory of electromechanic conversion of the piezoelectric actuators under the marginal conditions of the drive setup, the torque value is calculated, based on the measured phase-shift. The described technique offers highly accurate real-time torque measurement and additional information that can be used for an on-line diagnosis of the piezoelectric ring motor. The theory was validated in an experiment showing typical errors of 5% and 312 to 1248 measurements per 360 deg turn of the motor shaft. The piezomotor used during the experiment offered a maximum torque of 5 Nm     

小波分析在光纤电压传感器采集信号分析中的应用

文章介绍了光纤电压传感器的原理.小波变换为采集的信号分析提供了有力的数学工具.光纤电压传感器传输后的信号,存在着谐波和噪声干扰.利用小波变换对所检测到的电压信号进行了分析.     

LVDT位移传感器在伺服阀测试中的应用

为了克服实际伺服阀动态测试时,动态缸平衡位置偏移的问题,介绍了采用差动变压器原理(LVDT)位移传感器完成动态缸的位置检测,实现位置闭环控制的应用方式;分析了差动变压器(LVDT)位移传感器的工作原理、结构特点和信号处理要求;阐述了采用ICL8038信号发生器芯片产生LVDT的激励电压,应用AD630芯片实现LVDT位...     

一种基于霍尔效应的扭矩传感器

扭矩的测量对旋转机械在各种载荷下的动态特性研究起着关键的作用,为此,设计了一种基于霍尔效应的扭矩传感器。传感器主要包括传感器轴、内铁心和外铁心,其中内、外铁心分别置于传感器轴的两端,且分别装配永磁磁钢和霍尔传感器。传感器工作时,霍尔传感器通入直流控制电压,永磁体建立恒定磁场,当负载扭矩加载后,传感器轴产生形变,内、外铁心中的霍尔传感器和恒定磁场的相对位置发生变化,霍尔传感器输出与负载扭矩相对应的电信号。最后对传感器进行了标定,结果表明传感器的灵敏度约为31.5 mV/（N·m）,非线性误差约为2.49%,迟滞误差约为0.47%,重复性误差约为0.8%。     

一种采用压电复合音叉的电流传感器研究

针对当前非接触电流测量方式存在的灵敏度低、结构复杂等问题,本文提出了一种采用压电复合音叉的电流传感器用于非接触低频微弱电流测量,其结构由永磁体、弹性音叉、压电片及底座组成.当该传感器处于电线周围交变磁场中时,永磁体在磁场作用下产生扭矩并驱动弹性音叉臂及压电片产生形变;因压电效应,形变的压电片两端电极之间输出交变电压信号,从而实现电流的测量.由于磁扭矩效应,这种传感器具有较高的谐振灵敏度,大约是压电悬臂梁式电流传感器的4.0倍;在负载电阻为10 MΩ、频率为41.7 Hz时,灵敏度可达1.393 V/A,线性度约为0.57%.这种压电复合音叉式电流传感器模型还可以应用于微弱振动、磁场信号探测等.     

舵机自动测试系统的设计与实现

为更灵活准确的测试舵机性能和寿命,研制了基于工控机、力矩加载器、力矩传感器、角度传感器的舵机性能和寿命自动测试系统。测试系统采用NI公司生产的便携式一体化PXI机箱和高精度多功能采集卡,在测试过程中实时监测采集舵机控制器的电压电流和舵机位置信号;采用Lab VIEW编程平台开发了相应的测试软件,设计了友好的人机交互界面,实现了舵机产品的参数测量及合格性判断。通过实验比对新旧测试系统对同一舵机产品测试数据,证明新测试系统测试精度和测试效率都更高。     

基于脉宽调制的传感器读取电路设计与实现

设计了一种新型的传感器信号读取电路,该电路将传统的脉宽调制PWM(PulseWidthModulation)电路进行改进,对PWM信号采用占空比和频率同时调制而不是单一的占空比调制,在信号传输过程中,该电路可将两路电压输入信号调制到一路PWM信号上,通过对输出PWM信号进行解调可还原两路输入信号的电压值.实验结果表明,该电路输出PWM信号占空比和频率分别与两路输入电压信号呈良好的线性关系,电压转换精度分别达到0.34%、0.26%.此外,该电路具有抗干扰能力强、转换精度高和成本低的优点,非常适合传感器信号的调理和读取.     

压电式加速度传感器振动信号采集系统

针对变压器产生的振动信号的特征,设计了一种基于压电式加速度传感器的变压器振动信号采集系统。以振动控制台为试验对象,利用此系统对控制台输出的振动信号进行采集,并用快速傅里叶变换对采集到的振动信号进行分析。实验结果表明：该系统将压电式加速度传感器输出的电荷信号转换成了标准的电压信号,能够准确、实时地采集振动信号,为变压器故障在线监测奠定了基础。