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扭矩传感器的发展研究综述
来源: | 作者:佚名 | 发布时间: 2022-09-05 | 3299 次浏览 | 分享到:
非接触式扭矩传感器无接触、使用寿命长、无磨损、转换精度高; 非接触式传感器采用微电子测量, 可靠性大幅提高,可在高转速下进行扭矩测量; 内藏控制电路,可以实现各种控制补偿提高精度; 通过无线发送和接收可以实现直接与数字仪表和计算机相联。

1. 国内扭矩传感器的发展研究情况 

非接触式扭矩传感器无接触、使用寿命长、无磨损、转换精度高; 非接触式传感器采用微电子测量, 可靠性大幅提高,可在高转速下进行扭矩测量; 内藏控制电路,可以实现各种控制补偿提高精度; 通过无线发送和接收可以实现直接与数字仪表和计算机相联。非接触式扭矩传感器主要包括应变式、磁弹性式、磁电式和光电式传感器。

1.1 应变非接触式传感器发展研究情况

应变非接触式传感器是从应变接触式传感器的 基础上发展起来的,它整合了已有的扭矩测量技术和方法,通过技术改进和革新,实现非接触扭矩测量目标; 它采用无线电遥测技术替代接触式的用导电滑环和刷臂传输扭矩信息的非接触式扭矩传感器。 下面分别介绍应变非接触传感器的发展研究情况。

1993 年苏州大学工学院研制的微型遥测扭矩仪[1]。工作原理是把贴于轴上的应变桥路和大规模模拟集成电路 5G7650 的放大器、单片集成的 V/f 转换器 AD537 的 V/f 电路及发射电路固定在转轴上,其接收放大电路用飞利浦公司的TDA7021T调频信号处理电路。此类扭矩传感器利用无线传输的总精度约为 0.5% 。 

1994 年航天工业总公司的第四十四研究所研制了CN15 - 1 型转矩转速传感器[2],为了提高传感器的使用寿命和测量精度,它的转矩测量电源传输采用了电感引电器机构,即用电磁感应现象来传输能源。它的工作原理和变压器相似,初次级线圈分别绕在一个静止和一个旋转的磁芯上。CN15 - 1 型传感器是用光电计数-测频法进行转速测量的。 CN15 -1 型传感器的转矩测量信号输出运用电容引电器机构。 

1997 年洛阳工学院和洛阳轴承集团公司共同研制了在线动态扭矩测试仪[3]。它把检测和发射电路集成在一块 20 mm × 35 mm 的印刷电路板上, 与扭矩传感器固接在一起。

1.2 磁弹性式传感器发展研究情况 

基于铁磁物质的压磁效应制成了磁弹性式传感器。某些铁磁物质在外界机械力的作用下,其内部产生应力,从而引起磁导率的变化,这种现象称为压磁效应。反之,某些铁磁物质在外界磁场力的作用下会产生变形,部分伸长,部分压缩,这种现象称为磁致伸缩。 

2001 年华北工学院张艳花等研究一种新型磁弹传感器[4]。它提出一种新的测试方法,这种方法不借助涂层,直接测定轴材料应力。这种扭矩传感器是在 U 形磁芯上绕上一组线圈,构成检测磁头,使用时将扭矩传感器安装在金属表面,由被测金属和传感器检测磁头的磁芯共同构成一个磁路,通过测量闭合磁路磁阻的改变,从而测得扭应力的变化。