光栅转矩测量系统地研究.pdfVIP

!!! 坚苎墅!型苎璺竺些型竺坚竺竺坚坚堕竺坐!!!：!!§!型!!兰!!!丝! 塑皇三堡!塑!兰墨!!堂望型 光栅转矩测量系统的研究 冯浩，刘玉军，陈国定 (浙江工业大学，浙江杭州310032) 擅要：介绍了一种基于蛄构简单测量精度高的新型#矩传意嚣一是l栅转矩侍感嚣的转矩漶I量系统，分析了这 种测量系统产生误差的原因，指出系统克服误差的措施与办法． 关键词：光栅转矩传感嚣：洲量系统；测量精度 l引言 感器。但是，由于这种传感器结构复杂．机械加工要求高， 所以．测量系统成本高，一般只作为标准测量用。¨，本文提 转矩测量仪器是最常用的仪器之一。目前正在使用的转 出了一种基于结构简单，精度较高的光栅转矩传感器的转矩 矩传感器系统有利用电磁离合器原理的测功机，有建立在轴 测量系统。这种测量系统的精度与电磁式转矩测量系统相 扭力应变原理基础上的轴上应变片式转矩传感器和电磁式 当，但成本低。 转矩传感器：电磁离合器式测功机体积大．测量精度低：应 变片式转矩传感器由于利用粘在轴上的应变片把轴应变转 2传感器的结构与原理 变成电信号，一方面只用作静态转矩的测量，另一方面由于 转矩测量系统传感器是关键，本测量系统的光栅转矩传 受应变片与轴粘接精度影响．对粘接工艺有很高的要求；电 感器其结构原理图如图la所示．研制的光栅转矩传感器实 磁式转矩传感器由于把传感轴两端的扭力应变扭角直接转 物如图L(b)所示。 变成电信号，所以，精度较高，不仅能测量静态平均转矩， 而且能测量动态平均转矩．是目前使用最理想的一种转矩传 (a) 图I光栅转矩传感器结构图 图i中①为内转轴，与外侧光栅片②相联．测量运行时， 法运算由信号处理系统完成。 两端分别与动力源和负载相联，外套转轴⑨与内侧光栅片④ 相联，外套转轴@与内侧光栅④一起可与内转轴及外侧光栅 片②作相对运动，⑤为光电发射管D，⑥为光电接收管T。 ^ B两对内外 W吲 光栅传感器的工作原理如图2的波形所示。设A ，蝌 照J；，矿^| 倒光栅片相同，光栅均匀，当内外侧光栅片作相对运动，则 B 0i 毽尹 光电接收管输出端输出电压交流信号波形输出电压的交流 1 信号波形，如图2所示波形A、B为正弦波(慢速时为矩形波)。 水 巽一》妒 牌l’ 设内转轴不承受负载，即转轴没应变时，A、B两对光栅产 l 划 碾 11符11斜 生的波形有～初始相位差Q1，则当内转轴承受负载，即转轴 产生应变时．A、B两对光船产生的波形相位错位增大至Q2， 蝌 制1*l{肾 c 错位增量与轴应变扭矩角成正比。