數字式動態(tài)扭矩儀不足之處分析
瀏覽次數:1962發(fā)布日期:2016-08-25
數字式動態(tài)扭矩儀由于導電滑環(huán)屬于磨擦接觸,因此不可避免地存在著磨損并發(fā)熱,因而限制了旋轉軸的轉速及導電滑環(huán)的使用壽命。及由于接觸不可靠引起信號波動,因而造成測量誤差大甚至測量不成功。為了克服導電滑環(huán)的缺陷,另一個辦法就是采用無線電遙測的方法 :將扭矩應變信號在旋轉軸上放大并進行V/F轉換成頻率信號,數字式動態(tài)扭矩儀通過載波調制用無線電發(fā)射的方法從旋轉軸上發(fā)射至軸外,再用無線電接收的方法,就可以得到旋轉軸受扭的信號。遙測扭矩儀成功之處在于克服了電滑環(huán)的兩項缺陷,但也存在著三個不足之處,其一:易受使用現場電磁波的干擾;其二:由于是電池供電,所以只能短期使用。其三:由于在旋轉軸上附加了結構,易引起高轉速時的動平衡問題。在小量程及小直徑軸時更突出。數字式動態(tài)扭矩儀傳感器吸取了上述各種方法的優(yōu)點并克服了其缺陷,在應變傳感器的基礎上設計了兩組旋轉變壓器,實現了能源及信號的非接觸傳遞。并做到了扭矩信號的傳遞與是否旋轉無關,與轉速大小無關,與旋轉方向無關。
向數字式動態(tài)扭矩儀傳感器提供±15V電源,激磁電路中的晶體振蕩器產生400Hz的方波,經過TDA2030功率放大器即產生交流激磁功率電源,通過能源環(huán)形變壓器T1從靜止的初級線圈傳遞至旋轉的次級線圈,得到的交流電源通過軸上的整流濾波電路得到±5V的直流電源,數字式動態(tài)扭矩儀該電源做運算放大器AD822的工作電源;由基準電源AD589與雙運放AD822組成的高精度穩(wěn)壓電源產生±4.5V的精密直流電源,該電源既作為電橋電源,又作為放大器及V/F轉換器的工作電源。當彈性軸受扭時,應變橋檢測得到的mV級的應變信號通過儀表放大器AD620放大成1.5v±1v的強信號,數字式動態(tài)扭矩儀再通過V/F轉換器LM131變換成頻率信號,通過信號環(huán)形變壓器T2從旋轉的初級線圈傳遞至靜止次級線圈,再經過傳感器外殼上的信號處理電路濾波、整形即可得到與彈性軸承受的扭矩成正比的頻率信號,數字式動態(tài)扭矩儀該信號為TTL電平,既可提供給二次儀表或頻率計顯示也可直接送計算機處理。由于該旋轉變壓器動--靜環(huán)之間只有零點幾毫米的間隙,加之傳感器軸上部分都密封在金屬外殼之內,形成有效的屏蔽,因此具有很強的抗干擾能力。
數字式動態(tài)扭矩儀傳感器輸出的頻率信號在零點時為 10kHz.正向旋轉滿量程時為15KHz.反向旋轉滿量程時為5KHz。即滿量程變量為5000個數/每秒。轉速測量采用光電齒輪或者磁電齒輪的測量方法,軸每旋轉一周可產生60個脈沖,高速或中速采樣時可以用測頻的方法,低速采樣時可以用測周期的方法。數字式動態(tài)扭矩儀傳感器精度可達±0.2%~±0.5%(F·S)。由于傳感器輸出為頻率信號,所以無需AD轉換即可直接送至計算機進行數據處理。