一种用于检测转角、转速和转矩的新型多功能非接触式传感器

对一种基于纳米晶软磁合金的非接触式,用于测量转角、转速和转矩的多功能传感器进行了研究。介绍了传感器的结构和原理,推导出传感器的输出方程和灵敏度表达式。通过试验,分析了传感器激磁磁场强度对转矩测量精度的影响,并得出了最佳激磁磁场强度;在25℃～100℃范围研究了温度变化对传感器输出的影响,其零点温度漂移(25℃)为0.002%F.S/℃;在0～450 N.m范围进行转矩加载,得到了较高的测量灵敏度以及较低的线性度误差、重复度误差及迟滞静态误差;在500 r/min～3 523 r/min范围内,转速最大相对误差为0.60%。试验数据显示,该传感器的精度能够达到1.0%,对于一般工程应用是可行的。     

基于纳米晶软磁合金的电感式应变花的研究

利用纳米晶软磁合金良好的压磁特性,设计了一种用于测量平面应力的电感式应变计。首先,介绍了这种应变计的结构和工作原理,并推导出其输出数学模型。其次,进行了可行性试验。试验表明,应变计每一测量轴的输出电压主要取决于该测量方向的应变,其灵敏度可达3.86 mV/με,线性度为1.03%F.S,重复误差与迟滞误差均小于1%F.S。在平面应力状态时,不同方向应变相互耦合对测量精度的影响,通过标定补偿灵敏度系数对应变计的输出加以修正。与传统的电阻式应变计相比,这种电感式应变计具有结构简单,工作可靠,使用寿命长,适应性强,灵敏度和测量精度较高等特点。     

新型小电流传感器应用

介绍了一种新型的磁多谐振荡式直流小电流传感器在雷电流测量中应用。该传感器主要用新型材料铁基超微晶软磁合金作磁环和场效应管组成，具有结构简单、体积小、灵敏度高、线性度好、功耗低而且无接触等优点。分析了其工作原理，且列出了试验结果。     

差动变压器式位移传感器测量系统优化

差动变压器式位移传感器在测量小位移量时有着许多的优点。对差动变压器式位移传感器和AD698芯片(信号调理器)的工作原理作了简单的分析介绍,利用差动变压器式位移传感器线性范围大且重复性好、灵敏度和分辨力高的测量优点,配合使用AD698芯片搭建位移测量系统,精确地将差动变压器式位移传感器的机械位移转换成单极性的直流电压。同时采用曲线拟合法构建系统的智能化非线性校正模块,进一步提高了测量系统的线性度,减小了非线性误差。     

一种新型电容式力矩传感器设计

为准确、快速地检测力矩,提出了基于电容边缘效应的差动式新型力矩传感器设计.由机械本体和印制电路板(PCB)组成,机械本体上2个感应动电极与PCB上2个对应的感应静电极互相垂直,且为差动式结构.通过电容量/数字转换器检测垂直极板间的电容量,得到“力矩/电容量”转换关系.以商用转矩转速传感器作为标准力矩仪对力矩传感器进行标定与实验验证,结果表明:差动式电容力矩传感器具有较高的灵敏度、重复度和线性度等优点,其灵敏度约为非差动式的2倍且非线性误差更小.     

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%。     

镍铬合金导线在差动变压器式位移传感器中的应用研究

针对差动变压器式传感器的初级线圈采用铜质漆包线因温度变化而引起误差的缺点,提出了采用温度稳定性好的镍铬合金导线为初级线圈的差动变压器式传感器.理论分析了两种导线的温度特性和温度变化对差动变压器式传感器引起的误差,设计了两种导线为初级线圈的差动变压器式传感器测量系统,系统由差动变压器式传感器、信号调理电路、现场可编程门阵...     

一种无源无线SAW压力传感器结构设计

根据无源无线SAW压力传感器的敏感特点,提出了一种具有较高灵敏度的压力传感器结构设计.传感器的受力敏感部分采用简支梁结构,通过分析找到梁的最大应变点,在梁的上下两侧最大应变区域中心对称分布了两个相同的单端口SAW谐振器.由两个SAW谐振器组成差动式测量结构,具有较高的灵敏度,并减少了温度对测量结果的影响,对迟滞效应带来的误差有一定的补偿作用.     

基于磁弹效应的温度补偿型单旁路励磁索力传感器研究

针对目前磁弹性索力传感器的安装和维护特别困难,且受温度影响很大的缺点,在研究磁弹性索力传感器原理和温度影响机理的基础上,提出了差动式单旁路励磁磁路结构,进行了磁路分析,设计了相应的温度补偿电路,搭建实验系统,做了拉力试验.试验表明:传感器的结构是可行的,测量的重复性误差小于0.15%,满足实际测量需要.     

单管计算电容式液位传感器的仿真与特性研究

计算电容式液位传感器采用计算电容原理,经过单管式轻量化的结构改良设计.为探究改良结构对传感器特性的影响,针对单管计算电容式液位传感器建立有限元模型,利用分析软件ANSYS仿真分析几个重要结构参数对传感器灵敏度的影响.特性试验表明:传感器输入输出曲线与仿真结果具有良好的一致性;在0~200 mm量程内传感器线性度为±0.8%,回程误差为±0.03 pF,液位测量的最大引用误差为-1.0%FS.该研究为计算电容式液位传感器的结构优化提供了理论基础,有利于该新型传感器在航空、航天燃料液位测量领域的应用推广.     

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%。     

容栅传感技术在动态扭矩测试中的应用

在旋转轴动态扭矩测试中,针对精度低、通用性差等问题,提出了一种新型的容栅式扭矩传感技术。由于容栅传感器具有平均效应、采用了差动结构、并且分析了误差来源,进而提出了解决方案,使得这种传感装置抗干扰能力大大加强,能在恶劣环境中对扭矩进行非接触测量。实验结果证明,这种测试方法为旋转部件的扭矩测试提供了一种新的技术途径,还可推广应用于动力轴的转速、位移以及功率测试中。     

新型智能扭矩转速传感器及其实验研究

提出了一种新型智能的具有网络通信接口的非接触扭矩转速传感器;通过光电方法精密测量旋转轴的扭转角获得动态扭矩和转速;研究了动态扭矩的温度补偿和初始相位补偿问题;采用神经元芯片Neuron3150处理测试信号和组建传感器的网络通信接口。传感器校准实验结果显示:传感器的测量准确度达到0.4%     

基于电磁感应原理的永磁旋转角加速度传感器研究

旋转系统的角加速度能够反映转轴对各种激励和动态干扰的响应,由此提出了一种基于电磁感应原理的永磁式旋转角加速度传感器。方法是通过永磁体建立恒定磁通,转子对磁通进行切割,存在瞬间角加速度时,传感器的输出绕组经过电磁耦合会产生与角加速度成正比的感生电动势。推导出了传感器的输出特性,并通过实验验证了传感器测量原理的正确性,经过理论分析得到旋转磁场的转速存在波动,是造成旋转系统产生角加速度的主要原因。构建了传感器系统的状态空间模型,对传感器的能控性和能观性进行了分析,并根据李雅普诺夫稳定判据,证明了传感器系统的大范围渐进稳定性。最后将传感器应用于振动转矩的测量并进行了标定,实验结果是该传感器的灵敏度约为39.08 mV/mN.m。     

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%.     

环空间阵列扭矩传感器设计与原理分析

针对恶劣环境下机械转轴扭矩动态测量问题,利用交流电磁感应原理,采用环型空间阵列封装磁性钢球和专门的磁电式检测器,构造一种新型的非接触扭矩测量传感器.本文设计了传感器的结构并对测量原理进行了分析,建立了其动态扭矩测量的数学模型.通过环空间阵列作切割磁力线运动,引起磁通量的周期性变化,得到感应信号的周期性变化,从而实现了位...     

一种高精度测量转矩的方法的研究

针对设计出的光栅转矩传感器,利用CPLD工作频率高的特点,采用高频脉冲插值法进行精确地计数.结合单片机系统,完成对数据的处理.同时研究了转矩的温度补偿和初始相位补偿问题,提出了一种高精度测量转矩的方法,     

基于偏磁薄膜矫正的直流光学电流传感器设计

针对高压输电中直流的检测,提出一种基于偏磁薄膜矫正的直流光学电流传感器.偏磁薄膜固定磁场在石榴石材料中的方向提高了传感器测量精度,采用偏振计直接检测偏振角的方法消除了偏振面预偏角度误差对测量系统的影响.对传感器实现直流检测进行理论分析,设计了传感器的光路结构,并使用传感器进行直流检测实验.结果表明：该传感器能兼顾灵敏度和测量范围的需要且测量输出线性度高,线性拟合度为0.999 53,多次测量重复性好,误差小于0.4％.