數(shù)字式動態(tài)扭矩儀不足之處分析
瀏覽次數(shù):1972發(fā)布日期:2016-08-25
數(shù)字式動態(tài)扭矩儀由于導(dǎo)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(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速及導(dǎo)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(dǎo)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(yīng)變信號在旋轉(zhuǎn)軸上放大并進(jìn)行V/F轉(zhuǎn)換成頻率信號,數(shù)字式動態(tài)扭矩儀通過載波調(diào)制用無線電發(fā)射的方法從旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(xiàn)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(zhuǎn)軸上附加了結(jié)構(gòu),易引起高轉(zhuǎn)速時的動平衡問題。在小量程及小直徑軸時更突出。數(shù)字式動態(tài)扭矩儀傳感器吸取了上述各種方法的優(yōu)點(diǎn)并克服了其缺陷,在應(yīng)變傳感器的基礎(chǔ)上設(shè)計了兩組旋轉(zhuǎn)變壓器,實(shí)現(xiàn)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(zhuǎn)無關(guān),與轉(zhuǎn)速大小無關(guān),與旋轉(zhuǎn)方向無關(guān)。
向數(shù)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(chǎn)生400Hz的方波,經(jīng)過TDA2030功率放大器即產(chǎn)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(zhuǎn)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(shù)字式動態(tài)扭矩儀該電源做運(yùn)算放大器AD822的工作電源;由基準(zhǔn)電源AD589與雙運(yùn)放AD822組成的高精度穩(wěn)壓電源產(chǎn)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(zhuǎn)換器的工作電源。當(dāng)彈性軸受扭時,應(yīng)變橋檢測得到的mV級的應(yīng)變信號通過儀表放大器AD620放大成1.5v±1v的強(qiáng)信號,數(shù)字式動態(tài)扭矩儀再通過V/F轉(zhuǎn)換器LM131變換成頻率信號,通過信號環(huán)形變壓器T2從旋轉(zhuǎn)的初級線圈傳遞至靜止次級線圈,再經(jīng)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(shù)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(jī)處理。由于該旋轉(zhuǎn)變壓器動--靜環(huán)之間只有零點(diǎn)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(nèi),形成有效的屏蔽,因此具有很強(qiáng)的抗干擾能力。
數(shù)字式動態(tài)扭矩儀傳感器輸出的頻率信號在零點(diǎn)時為 10kHz.正向旋轉(zhuǎn)滿量程時為15KHz.反向旋轉(zhuǎn)滿量程時為5KHz。即滿量程變量為5000個數(shù)/每秒。轉(zhuǎn)速測量采用光電齒輪或者磁電齒輪的測量方法,軸每旋轉(zhuǎn)一周可產(chǎn)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(shù)字式動態(tài)扭矩儀傳感器精度可達(dá)±0.2%~±0.5%(F·S)。由于傳感器輸出為頻率信號,所以無需AD轉(zhuǎn)換即可直接送至計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。