基于环形阵列扭矩传感器的高精度扭矩测量系统设计

针对极端恶劣环境下机械转轴扭矩动态测量所出现的精度不高的问题,结合环形空间阵列扭矩传感器原理与输出信号的特点,提出并设计了一种新颖高精度的非接触式扭矩测量系统框架.传感器信号在由S3 C2440 AL微处理器与ADS1274 A/D转换器实现采集后,着重讨论利用多重相关法来抑制系统噪声,并测量两路信号相位差,提高系统扭矩测量精度.实验结果证明:融人多重相关法的环形阵列扭矩传感器测量系统精度明显提高,且结构简单,能够在恶劣环境下稳定工作.     

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％.     

环型空间阵列扭矩传感测量系统研究

针对恶劣环境下机械转轴扭矩动态测量的难题,利用交流电磁感应原理,采用环型空间阵列和专用的磁电式检测器,构建一种新型的非接触式扭矩传感器.分析了传感器的测量原理,建立了动态扭矩测量的数学模型,设计相应的测量系统.利用ANSYS有限元分析软件对传感器进行了建模和磁力分析,并进行了初步的扭矩测量实验,结果表明:系统的可测量最小扭转角≤±0.01°,可满足极端环境下机械转轴扭矩的动态测量,并具有较高的精度.     

基于超声悬浮轴承的微扭矩测量系统

基于兰杰文一阶纵振设计了一种新型超声悬浮轴承和一种微扭矩测量系统,该系统可以减小输出轴上的摩擦,增加输出扭矩;搭建了实验平台,在超声悬浮轴承工作和未工作条件下进行对比实验,实验结果表明,该超声悬浮轴承在工作状态下可以将机械摩擦损耗减小80%左右.     

基于JCZ型传感器的扭矩和转速测量方法

讨论了基于JCZ型扭矩转速传感器的扭矩和转速测量方法;介绍了相位差检测电路,对相位差检测电路中各结点的信号波形和检测电路输出波形进行了分析;提出了基于P89LPC932单片机的等精度测量的信号处理方法,该方法有效地消除转速对扭矩检测的影响,提高了测量精度。     

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%。     

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。     

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%。     

基于NFC的无源无线扭矩测量系统

为避免传统有线和无线扭矩测量系统因磨损导致精度变低以及电路庞杂、更换电池的不便,论证、设计和实验了一种无源无线扭矩测量系统.将箔式应变计栅丝方向与弾性轴圆柱面的母线呈45°或135°方向,每隔90°位置粘贴1片应变计,共粘贴4片组成全桥电路,联合NFC(近场通信)芯片和天线构成扭矩测量终端系统;利用读写控制端完成能量传...     

数字化细分方法在EPS扭矩传感器中的应用

根据所设计的一种磁电式相位差式EPS扭矩传感器的结构以及EPS扭矩传感器的工作环境,提出将数字化细分方法应用与此扭矩传感器;通过数字化细分方法测量传感器扭杆弹簧两端的角度间接地测量相位差;最后搭建了一个测量角度的原趔机对此方法进行测试,测试结果表明角度的测量精度可达0.1°,从而其扭矩测量精度也可达到0.64nm,能够满足EPS系统的控制精度要求.     

金贺荣 郑德忠 何 群

针对应用虚拟仪器技术测量旋转动力机械扭矩的原理与算法进行了研究,提出一种频率跟踪基于相位差测量扭矩新方法.通过相关法相位差测量算法获得扭转角大小,实现了扭矩的测量,利用相关和正弦函数的一些性质,使部分噪声分量被有效地与有用信号相分离,从而提高了抗随机干扰能力和测量的准确度.运用广义预测方法,使采样频率跟踪被测信号频率的变化,实现整周期采样,保证测量精度.这种测量方法以灵活的软件功能代替固化硬件,提高了系统的可靠性和测量精度.     

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.     

一种基于BP神经网络的扭矩传感器静态校准系统

常用的扭矩传感器校准装置大多为卧式串联结构,存在着结构刚度差、校准效率低、误差来源复杂等缺点。设计了一种立式筒状扭矩传感器校准系统,该系统有着形变量小、稳定性好、可靠性高的优点。在这种校准系统中,待校准扭矩传感器通过止口定位并采用螺钉固定,可以实现快速更换和校准。根据系统安装的同轴度、连接装置的情况等对误差来源进行了分析。由于校准时同轴度等参数无法测量,通过训练神经网络获得底部高精度扭矩传感器和待校准扭矩传感器所测扭矩之间的关系。实验结果表明,本文所设计扭矩传感器静态校准系统可以实现扭矩传感器的校准,精度可以达到0.05%FS。     

基于改进离散占空比控制技术的异步电机直接转矩控制方案

传统直接转矩控制的主要缺点之一是产生的转矩脉动较大.采用离散占空比控制技术的直接转矩控制能够在减小输出转矩脉动的同时保持算法简单的特性.提出了离散占空比控制技术的改进方案.分析了零电压矢量在不同转速范围内对转矩的减小作用,并设计了新的选择表.对所提出的基于改进离散占空比控制技术的直接转矩控制系统进行了仿真实验.从仿真结果可以看出,改进的离散占空比控制技术能够进一步减小系统输出转矩的脉动.     

基于切换系统理论的异步电机最优直接转矩控制

提出一种系统建模和控制策略来实现两电平异步电机最优直接转矩控制来改善传统直接转矩控制存在的磁链和转矩脉动较大的问题。首先,基于切换系统理论建立两电平异步电机传动系统模型,然后在切换模型基础上,建立一个约束条件的有限时间最优控制目标函数,并利用滚动优化策略求解目标函数来实现最优直接转矩控制。仿真结果表明,该方法能够有效减少磁链和转矩脉动,降低逆变器开关频率,具有良好的动、静态性能。     

基于SVPWM的感应电机直接转矩控制系统的研究

针对传统的直接转矩控制转矩脉动大、开关频率不恒定等问题,提出了一种基于SVPWM技术的新型直接转矩控制系统,并利用MATLAB/SIMULINK仿真软件建立了系统模型。系统采用PI控制器调节磁链和转矩,可以得到能够准确补偿磁链和转矩的参考电压矢量。逆变器的开关状态由SVPWM控制,可以保持逆变器开关频率恒定。实验结果表明该设计是正确的,并能有效的减小磁链和转矩脉动,保持开关频率固定,改善控制系统的性能。     

基于滑模变结构的感应电动机直接转矩控制

针对感应电动机常规直接转矩控制中存在磁链、转矩脉动大,低速控制不精确等问题,在建立α-β坐标系感应电动机数学模型的基础上,提出了一种基于滑模变结构的新型直接转矩控制方法。该方法利用转速滑模变结构控制器代替常规直接转矩控制中的PI控制器,可有效减小常规直接转矩控制中的磁链和转矩脉动,增强了系统的稳定性。仿真结果证明了该方法的正确性。     

基于FPGA的阵列感应测井数据采集系统设计

针对井下高温、高压的恶劣环境,井下数据采集系统的准确、稳定的工作是一个重要问题;数据采集系统具有8个主数据采集通道,每个通道最高支持2MSPS的采样率;以现场可编程门阵列FPGA为核心处理器,实现系统的逻辑控制以及正交解调处理;选用高性能、高可靠性的CAN总线完成本系统与上位机的数据传输;指出了系统设计中需要注意的问题,并且讨论了其中关键部分的具体实现;经过实际测试验证,本系统设计正确合理,工作稳定,达到了设计要求。