轴系扭矩测量方法与发展趋势

扭矩是反映轴系传动装置输出功率和评价其工作特性的主要技术指标,通过实时监测输出扭矩可为机械动力设备的可靠运行、故障诊断、安全维护提供有效保障,开展轴系扭矩测量方法研究具有重要意义。本文基于传递法的两大类扭矩测量原理,详细分析了当今研究较为广泛的几种应力(应变)检测型、扭转角检测型扭矩测量方法和传感器结构的工作原理、特点以及存在的问题。结合轴系传动装置自身的特点与发展,认为今后轴系扭矩测量方法应在应变片测量工艺改进、非接触式测量、特殊尺寸轴上测量、数据处理方法和可计量性设计几方面开展进一步研究。     

新型光纤电流传感器的研制

光纤电流传感器运用Faraday效应,将光纤绕在电流母线上可以方便地测得电流母线中的电流,但光纤电流传感器的信号受环境振动、温度变化的影响严重,从而限制了其应用。本文从分析振动、温度变化的干扰机理出发,提出一种新型的在线校正方法来抑制干扰的影响,并进行了原理性实验。研究结果表明,用这种方法实现的光纤电流传感器在40～400A之间有良好的线性度和精度。     

静动态扭矩传感器的设计方案

本介绍了利用套管式静态扭矩传感器测试旋转的工作轴扭矩的方法。由于取消了一般动态扭矩传感器中的信号传输部分,碳刷与集流环等输出形式,大大提高扭矩传感器的使用寿命,有利于解决各种旋转的动态扭矩装配机的扭矩控制和测量。     

扭矩在线非接触测量方法

文章综述了几种扭矩在线非接触测量方法，给出了各种传感器测量原理与测量电路 ，简单了自动研制的一种应变片导矩测量装置。     

光扭矩传感器信号转换误差分析

光扭矩传感器的输出信号在进行光电转换过程中，由于温度影响，造成了直流电平漂移误差，影响系统的测量精度。对直流电平漂移误差进行了分析，针对产生误差的原因提出了采用正负温度补偿、热敏电阻和差动电路三种补偿方案，并进行了比较。实验结果表明，采用差动补偿电路的方法，效果良好，能有效地消除直流电平漂移误差。     

容栅式扭矩／转速传感技术

本文介绍了一种新型的容栅式扭矩／转速传感原理，由于其容栅具有平均效应，而且采用了差动结构，另外适配电路中又使用了锁相环路和数字计数器，使得这种传感装置的抗干扰能力大大加强。     

齿轮箱传动轴扭矩与转速测试

设计一种应变式无线扭矩传感器,同时集成了转速测量功能,在测量传动轴扭矩时,同时能准确地测量出转速。该传感器节点内置独立的高精度桥路电阻和放大调理电路,可以通过上位机软件,实现1/4桥、1/2桥、全桥测量方式的自动切换,兼容了各种类型的桥路传感器。节点通过无线数字信号传输,将测得的应变及转速值无线发送到上位机数据测试系统,该传输方式消除了传统采用的长电缆传输带来的噪声干扰,使得整个测量系统具有很高的测量精度和很强的抗干扰能力。通过工程实际应用,测试结果显示,无线扭矩-转速传感器稳定可靠。     

光纤压力测量

光纤压力测量ＭＭＭｕｒｐｈｙ等１．前言传统应变传感器在复合参数测量中的运用日臻完善，其所构成的各种装置广泛地用于检测载荷、约束力、扭矩、位移和压力。因为应变是基本检测变量，所以根据这些装置制成传感器，以使被测变量形成可测变形的某种形式。压力测量需要大...     

轧辊磨损度光纤在线检测系统

基于反射光强与位移在一定范围内成正比的原理,提出了用反射式光纤传感器对轧辊磨损度进行非接触式在线检测的方法。通过对轧辊表面反射光强变化的精确测量,将轧辊磨损度转化为与光强成线性关系的位移来测量。提出采用一种新型等间距三光纤探头的测量方法,可以自动消除光源不稳定、反射体表面反射率不同,以及光纤传播中的本征损耗和弯曲损耗产生的误差。实验结果表明,该系统测量范围为0~1.5mm,分辨率为1μm,精确度可达到0.1%。系统具有非接触、不受电磁干扰、结构简单、高稳定性在线检测的特点。     

叶片叶尖间隙测量的光纤传感器

根据叶尖间隙测量的要求,设计了一种新型的光纤传感器。它采用了单光纤传光、多组光纤束接收散射光的结构。发射光纤位于中心,周围均布多组接收光纤。通过各组接收光纤光强的比值运算,消除了叶尖表面反射率变化对测量结果的影响,也可减小叶尖表面与传感器端面夹角给测量结果带来的影响。在转速同步传感器的配合下,该传感器可以实时测量所有叶片的叶尖间隙。当叶片转速在0—12000r／min之间变化时,叶尖间隙的测量范围为0-3mm,测量精度为25μm。     

Distributed strain measurement in a rectangular plate using an array of optical fiber sensors

Single mode optical fiber waveguide has been used to determine the two-dimensional strain distribution on a simply supported rectangular plate. Each of the fifty individual fibers in the rectangular grid array attached to one surface of the plate yields a measurement of the strain integrated along the length of that fiber on the specimen. By using similar sensor information from all of the fibers, both the functional form and the amplitude of the distribution may be determined. Limits on the dynamic range and spatial resolution are indicated. Applications in the measurement of internal strain and the monitoring of physically small critical-structural components are suggested.     

锥形光纤的连接与分束

采用熔拉法获得锥形光纤。提出了锥形传输与耦合光纤(一或多根)在锥形部分(发光区)互相耦合,从而形成光纤连接分束系统的设计方案。对锥形光纤的传输与耦合特性进行了分析,同时从实验上进行了测定。综合考虑了输出光纤形状,耦合光纤形状,以及其相对位置对锥形光纤的连接与分束耦合性能的影响。理论和实验均表明锥形光纤的锥角度在3°到12°,轴线间夹角尽量小,锥尖重叠区约为十几微米时连接分束系统的匹配最佳。     

提高光纤Bragg光栅波长测量精度的方法

利用一对固定Bragg波长的光栅作为参考,在锯齿波电压驱动下,可调谐滤波器输出的窄带光分别扫描传感光栅和参考光栅,使用高斯寻峰算法计算出参考光栅反射峰值波长对应的驱动电压。在参考波长区间,利用参考光栅的波长准确性高的特点,对滤波器输出波长进行校准,建立滤波器调谐波长与扫描电压的关系。传感光栅的Bragg波长可以通过线性插值求取。温度传感实验中,利用质心法、微分法和高斯拟合法计算光栅反射峰值波长,分别获得±1℃、±0.5℃和±0.3℃测量精度,对应着±10pm、±5pm和±3pm的波长误差。实验结果表明,波长校准和选择好的寻峰算法分别减小了可调谐滤波器波长输出非线性性及波长扫描精度低带来的测量误差。     

光纤式质量流量计的研究

研究出一种光纤传感器与电磁涡流传感器相结合的新型质量流量计,并给出理论模型和实际系统结构。该流量计对旋涡发生体进行了独特设计,即将光纤嵌入到旋涡发生体内部构成光纤式升力检测器。利用光纤的微弯损耗特性,检测出流体流经旋涡发生体时产生的变动升力大小,结合信号电极测量出的涡流频率,由单片机计算出流体质量流量。与其它质量流量计相比,光纤式质量流量计结构简单,抗干扰能力强。以水为被测对象的实验证明,其测量结果的相对误差在1%以内。     

基于特征点的光纤位置检测方法

介绍对光纤端部位置的非接触检测方法。以面阵CCD为传感器,检测光纤端部出射光斑,采用“重心法”提取光斑的特征点表征光纤的位置。着重分析了光源稳定性、CCD性能、AD采样位数对测量结果稳定性的影响。实验表明,基于特征点对光纤端部检测,重复精度达到0.7%的CCD像素,系统具有良好的稳定性。     

Comparative study of coupling to symmetric and antisymmetric cladding modes in long-period fiber gratings

We analyse the influence of coupling to symmetric and antisymmetric cladding modes in arc-induced Long-Period Fiber Gratings for temperature and strain sensing. The origin of this difference in energy coupling is related to the fabrication process of these gratings and depends on the electric arc discharge conditions, which modulates the refractive index and geometry of the optical fiber. Finally, results demonstrate the performance of different cladding modes excited in arc-induced LPFGs to temperature and strain applications and, in addition, indicate which coupling might be appropriate to certain sensing applications.     

单片机在扭矩测量中的应用

本文介绍一种扭矩测量系统，它使用单片机、磁电式扭矩传感器和简单的电路实现扭矩的测量，具有结构简单、性能稳定、抗干扰、精度高等特点。