新型高线性度分段激磁式扭矩传感器的研究

扭矩的准确测量对实现机械设备的自动控制有着重要的作用,为此,设计了一种新型分段激磁的高线性度扭矩传感器。传感器的激磁绕组为分段式,传感器转轴受到扭矩作用时,输出绕组经过电磁耦合输出与负载扭矩呈正比关系的感应电势,并找到了传感器输出特性呈较高度线性时,激磁线圈与输出线圈的匝数比的范围约为0.56~0.59。推导了传感器的输出特性,构建了传感器的数学模型。最后采用扭转试验机对传感器进行了标定,实验结果表明传感器的灵敏度约为1.05 m V/(N·m),重复性误差约为±0.38%,非线性误差约为±0.26%,迟滞误差约为±0.37%。     

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%     

石英晶体谐振式绝对压力传感器研制

介绍了一体化石英谐振式压力传感器的研制,采用石英晶体材料制做弹性膜片,用音叉式石英力敏谐振器检测压力,减少了传感器的体积,降低了制造工艺难度。研制的传感器量程为0~120 kPa,中心频率为(40±4)kHz,精度为0.05%。     

一种三维柔性力传感单元的设计与实验

设计一种敏感单元为正四面体结构的三维柔性力传感器,对传感器进行受力分析,建立传感器单元受力的数学模型,利用有限元仿真验证上述分析过程的合理性,并通过试验系统对传感器进行标定和验证,测试结果利用BP神经网络进行解耦,结果表明该传感器能够实现0~11 N量程的三维力检测.     

应变式动态扭矩传感器的应用探讨

随着工业自动化进程的加快,对于应变式扭矩传感器的应用也在日益增加.文章主要从应变式传感器的不同结构角度出发,介绍了传感器的分类及不同类别传感器各自的原理和优缺点,并介绍了一种传感器量程的计算方法,即T峰=T*(K1+K2),并对公式中的驱动系数因子K1和负载系数因子K2值的选择标准进行了举例介绍,通过此计算方法可以使得到的扭矩量程兼顾扭矩传感器的使用寿命和测量精度.文章还举例了传感器的几种不同的使用方式及各种使用方式对于联轴器选择的要求,此外,还探讨了传感器的安装及使用注意事项,并分析了动态扭矩传感器的智能化、微型化、高速度、多量程、图表化的发展趋势.     

基于冗余测量的空间机械臂关节扭矩传感器研究

由于航天环境下的振动容易使传感器发生过载破坏,航天扭矩传感器需要具有抗过载和容错能力。本文利用空间机械臂关节零件设计了一款一体化的扭矩传感器,从传感器扭转刚度和应变的解析模型出发,根据传感器的特殊使用需求对传感器进优化设计和有限元仿真,同时对传感器电路采用冗余设计。经实验标定,该传感器冗余线性度误差为0.77%,灵敏度高,具有一定的轴向抗干扰能力,满足航天扭矩传感器量程大,体积小,精度高,抗过载能力强和具有一定容错能力的特殊需求。     

一种新型扭矩传感器的研制

介绍了一种以微小弹性扭臂的电桥法为基础的新型微小扭矩传感器。它利用4片等厚的弹性臂测量微小扭矩作用下的形变,通过计算机串口通信,实现了数据的记录与读出。经实验,该传感器能够在0～40mN·m的测量范围内,达到0.01mN·m的测量准确度。     

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%。     

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%。     

基于应变式跳远测试二维力传感器的设计与性能测试

设计了一种基于应变式的跳远测试二维力传感器并对其进行了性能测试。传感器弹性体单元采用工字结构,通过力学分析对弹性体进行设计和强度校核,运用有限元方法对弹性体结构进行应力和应变仿真,验证设计的合理性,确定了应变片的最佳布置方案和组桥方式,利用万能试验平台对传感器进行性能测试。测试结果表明,该传感器具有0~ 4000N的竖直力量程,线性度误差低于4.14%,迟滞误差低于1.63%。此传感器具有结构简单、成本低、便于安装,可靠性高等特点,在二维力测试领域具有广阔的应用前景。     

单总线温度湿度复合传感器的设计

利用集成湿度传感器HiH3610测得相对湿度,用多功能芯片DS2438获得工作电压和温度补偿数据,采用AT89C52单片微机进行误差补偿计算,设计了一种新型单总线温度、湿度复合传感器。并完成了人机接口和PC机通信。该传感器湿度测量范围为0～100%RH,准确度为±2%RH;温度测量范围为-40～125℃,准确度为±0.5℃。     

眼角膜超声测厚及眼压测量复合传感器设计

眼角膜厚度和眼压是眼球的两个重要生理参量,是诊断屈光不正、青光眼等眼科疾病的重要指标.新型复合传感器能一次性完成两个参量的测量.使用这种传感器,可以提高眼科医学诊断的便利性,同时可以根据角膜厚度修正眼压值.通过超声传感器和使用电磁驱动的压力控制系统相结合,实现两种测量的同步完成.超声传感器采用PZT系列压电复合材料,角膜厚度采用超声波脉冲回波法测量.电磁压力控制根据眼压测量的需求,通过计算得到电磁驱动系统的结构参数和电磁参数.由实验测量结果可知,角膜厚度测量精度在±10μm范围内;电磁压力控制系统的压力范围为0~0.490 N,精度为0.0006 N.该复合传感器测量精度和范围符合传统角膜测厚和眼压计的标准,为二合一眼科仪器研制打下基础.     

一种差动输出石英谐振式力传感器研制

介绍了一种具有差动输出石英力传感器,该传感器由轮辐式弹性结构和2只石英力敏谐振器组成。利用分别位于正负应力区2只力敏元件感知作用力的大小,进而进行差动输出,以实现零点温漂与时漂自补偿。分析了弹性梁的结构特性;介绍了双端音叉石英力敏谐振器的结构、力学特性及力传感器的制作过程。对传感器进行了静态测试,结果表明:传感器测量范围为0～300N,静态精度为0.05%。     

磁弹效应索力传感器的差动式温度补偿及试验研究

在研究旁路结构的磁电复合材料索力传感器检测方法基础上,运用铁磁性分子场理论和布洛赫自旋波方法,建立磁化强度与温度的函数关系,研究温度对检测精度的影响机理。提出一种并行装配的温度补偿传感器磁路结构,运用差分运算技术,设计具有分时共享信号调理功能的差动式信号处理电路,实现全温度范围的差动式自动补偿。试验表明,在0~20 kN变载下,-30℃～+80℃温度范围内,对诱导电压信号的波动影响小于1%,测量重复误差0.04%~0.30%,有效解决了温度补偿难题,能够满足索力检测工程要求。     

基于纳米晶软磁合金的磁弹性扭矩传感器的研究

对一种基于纳米晶软磁合金的非接触动态磁弹性扭矩传感器进行了研究。介绍了这种传感器的半套环差动式结构和工作原理,推导出传感器的输出方程。通过动态转矩测量试验,分析了传感器探头与轴表面的气隙和转速对测试精度和灵敏度的影响,得出了U-δ曲线和最佳气隙范围、三种转速时传感器的动态输出曲线。试验数据显示,采用半套环差动式结构的传感器,并利用纳米晶软磁合金辅助测量时,最大非线性误差和不重复误差分别降低58%和33%,测量灵敏度提高1.36倍。     

基于虚拟仪器的动态扭矩测试系统的研究

针对目前国内动态扭矩测试存在的问题,提出了一种新的测试动态扭矩的方法：介绍了一动态扭矩加载器装置的结构原理,用其对扭矩传感器进行了在线实时校定,基于LabVIEW测试平台,采用虚拟仪器的思想,用校定后的传感器对动态扭矩进行实时测试.这种测量方法提高了系统的可靠性和测试精度,而LabVIEW软件测试平台则减少了复杂的硬件设备,实现了对信号的实时采集显示.测量实例的应用证实了此方法的可行性和实用性.     

冲击波压力传感器组件动态特性补偿研究

为抑制爆炸场寄生效应,冲击波压力传感器须采取相应抑制措施,这使得传感器组件工作频带变窄,导致测量失真。因此须对传感器组件进行动态补偿,以实现工程无失真测量。首先,对典型冲击波压力传感器组件进行动态校准,并通过微分法得到其动态特性非参数模型;然后,进行了动态特性参数模型辨识,通过设计动态补偿数字滤波器,对典型传感器组件进行了0~40 kHz的动态补偿,并验证其科学性和有效性;最后,对典型爆炸冲击波压力信号进行了动态补偿。该研究对提高冲击波压力测量精度、准确评估毁伤威力具有重要意义。     

基于虚拟仪器的动态扭矩测试系统的研究

针对目前国内动态扭矩测试存在的问题,提出了一种新的测试动态扭矩的方法:介绍了一动态扭矩加载器装置的结构原理,用其对扭矩传感器进行了在线实时校定,基于LabVIEW测试平台,采用虚拟仪器的思想,用校定后的传感器对动态扭矩进行实时测试。这种测量方法提高了系统的可靠性和测试精度,而LabVIEW软件测试平台则减少了复杂的硬件设备,实现了对信号的实时采集显示。测量实例的应用证实了此方法的可行性和实用性。