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的扭矩传感器国内外研究现状综述

时间:2020-12-20 22:00来源:毕业论文
现代工业生产尤其是自动化生产中,要使用各种传感器来监视和控制生产过程中的各项参数,使设备工作在正常状态或最佳状态。 目前,国内外研制和开发的扭矩传感器种类很多,按照

现代工业生产尤其是自动化生产中,要使用各种传感器来监视和控制生产过程中的各项参数,使设备工作在正常状态或最佳状态。

目前,国内外研制和开发的扭矩传感器种类很多,按照扭矩传感器弹性元件的变形几何参数、物理参数和静力学关系,扭矩测量主要有应变型、磁弹性型、转角型三种[2]。

1. 应变型传感器61182

应变型传感器是目前国内外使用最多的一种扭矩传感器。它采用在旋转轴表面贴应变片的传统方法,利用适当的电路取得信号,然后进行分析处理。此种传感器因价格低廉和操作简便广泛使用在静态和低速旋转系统的扭矩测量上。应变型扭矩传感器具有性能稳定、可靠、静态精度高、工艺性好、成本低,适合各种恶劣环境等优点。该类扭矩传感器应用时需要妥善解决在旋转条件下的可靠供电和信号传输问题。

随着大规模集成电路、固体模块器件及小型电路的发展,20实际80年代以来,国内外相继推出了无线电遥测技术在旋转轴扭矩测量上的应用。仅国内情况而言,具有代表性的有3种:(1)洛阳工学院等单位研制的在线动态扭矩仪;(2)燕山大学研制的红外扭矩测试仪;(3)北京冶金一局超硬材料研究所李国林研制的环形变压器供电的应变式扭矩传感器。

2. 磁弹性型传感器

此类传感器是基于铁磁材料的压磁效应制成的。因为铁磁材料的磁导率是一个结构应力敏感参数,转轴中的应力变化将引起磁导率的相应变化,而磁导率的变化又导致传感器磁路磁阻的变化,最终转换成检验线圈中磁通的变化。这类传感器是非接触式的,安装使用方便,且不需要占用较大的空间。但这类传感器最终测得的是磁致伸缩层材料应力,如何妥善地转化为转轴本身应力或扭矩是值得进一步研究的问题。

由于转轴常用的铁磁性材料的磁致伸缩逆效应较弱,影响测试的灵敏度和精度,且对转轴材料的均匀性和旋转精度的依存性较大。为发挥其优点,且有效地弥补其不足,国外从20实际80年代开始研制基于用非晶磁致伸缩材料制作的传感器。比如,1982年,日本福岗九州大学研制出了新型磁头扭矩传感器;1986年Sasada等人研制的螺线管式扭矩传感器;1992年,韩国科学与标准研究磁学实验室研制出的非晶态线圈最大差分感应装置。1992年由王荣等人研制的逆磁致伸缩扭矩传感器。

3. 转角型扭矩传感器论文网

    这是一种利用扭矩和扭转角关系所涉及的传感器。它实际所测得的是角位移,也就是总变形。为了达到测量精度,常要求被测轴相对长而细,以产生较大的变形。因此,此类传感器主要应用于长轴的扭矩测量。

主要的研究成果有:日本日立公司研制的MR编码器式扭矩传感器;1987年日本九州技术研制的非晶态星型线圈扭矩传感器。

4. 其它类型扭矩传感器

    近几年一些新型的传感器在不断被开发和研制出来。如清华大学1999年研制的无线无源声表面波(SAW)扭矩传感器就是一例。这种传感器是将雷达技术与SAW传感器相结合。同电阻应变式传感器一样,是通过测量与轴承45°方向上的应变来完成对转轴的扭矩测量。它主要由压电基片、叉指换能器(IDT)、反射栅组成,采用光刻、真空镀膜等工艺。其工作原理是利用被反射的SAW波的相速度在应变前后所产生变化来间接测量扭矩的大小。

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