| 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器是測(cè)試臺(tái)的核心 |
| 來(lái)源：本站 點(diǎn)擊數(shù)：428次 更新時(shí)間：2025/12/19 9:42:20 |
轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測(cè)試儀是試驗(yàn)中的基礎(chǔ)性儀器，主要由轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器和配套的測(cè)量?jī)x兩部分構(gòu)成。其核心工作流程為：轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器先將電機(jī)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速與扭矩物理量，轉(zhuǎn)換為測(cè)量?jī)x可識(shí)別接收的電信號(hào)（我們的傳感器轉(zhuǎn)矩輸出5-15KHz頻率信號(hào)，轉(zhuǎn)速輸出60脈沖信號(hào)）；測(cè)量?jī)x對(duì)接收的電信號(hào)進(jìn)行處理后，最終在儀表顯示器上輸出直觀的測(cè)量結(jié)果。需要強(qiáng)調(diào)的是，在電機(jī)測(cè)試臺(tái)中，測(cè)量工作的核心關(guān)鍵在于傳感器：模擬負(fù)載僅承擔(dān)加載功能，無(wú)法直接獲取轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及功率數(shù)據(jù)，若要精準(zhǔn)獲取這些核心測(cè)試參數(shù)，仍需依靠轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器實(shí)現(xiàn)。常見(jiàn)的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器結(jié)構(gòu)如圖
圖一 圖二 圖一為相位差式轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器，在彈性軸的兩端安裝有兩只信號(hào)齒輪，在每只信號(hào)齒輪的上方各配置有一組信號(hào)線圈，且每個(gè)信號(hào)線圈內(nèi)部均裝有磁鋼，磁鋼與對(duì)應(yīng)信號(hào)齒輪共同組成磁電信號(hào)發(fā)生器。其轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的測(cè)量均基于磁電感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)，具體過(guò)程如下： 當(dāng)信號(hào)齒輪隨彈性軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，信號(hào)齒輪的齒頂與齒谷會(huì)周期性交替掃過(guò)磁鋼底部。這一周期性相對(duì)運(yùn)動(dòng)，會(huì)使磁鋼與信號(hào)齒輪之間的氣隙磁導(dǎo)發(fā)生周期性變化，進(jìn)而導(dǎo)致信號(hào)線圈內(nèi)部的磁通量產(chǎn)生周期性波動(dòng)；根據(jù)電磁感應(yīng)定律，磁通量的周期性波動(dòng)會(huì)在信號(hào)線圈中感應(yīng)出近似正弦波的交流電信號(hào)。 對(duì)于轉(zhuǎn)速測(cè)量：兩組信號(hào)線圈感應(yīng)產(chǎn)生的交流電信號(hào)頻率相同，且該頻率與彈性軸（即電機(jī)轉(zhuǎn)軸）的轉(zhuǎn)速呈正比關(guān)系，因此通過(guò)測(cè)量交流電信號(hào)的頻率，即可間接換算得到電機(jī)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速。 對(duì)于轉(zhuǎn)矩測(cè)量：兩組交流電信號(hào)之間的相位差，主要與兩信號(hào)線圈及對(duì)應(yīng)信號(hào)齒輪的安裝相對(duì)位置、彈性軸所傳遞扭矩的大小及方向相關(guān)。當(dāng)彈性軸不受扭矩作用時(shí)，兩組交流電信號(hào)的相位差僅由安裝相對(duì)位置決定，這一相位差被稱為初始相位差。在傳感器設(shè)計(jì)制造階段，通常會(huì)將初始相位差設(shè)定為半個(gè)齒距對(duì)應(yīng)的角度，即約180°。當(dāng)彈性軸承受扭矩時(shí)，會(huì)發(fā)生彈性扭轉(zhuǎn)變形，這一變形會(huì)改變兩信號(hào)齒輪的相對(duì)位置，進(jìn)而導(dǎo)致兩組交流電信號(hào)的相位差發(fā)生變化。在彈性變形的線性范圍內(nèi)，相位差變化量的絕對(duì)值與彈性軸所傳遞轉(zhuǎn)矩的大小呈正比關(guān)系，因此通過(guò)精確測(cè)量?jī)山M交流電信號(hào)的相位差變化量，即可間接計(jì)算得到被測(cè)轉(zhuǎn)矩的大小。此款相位差式轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器已停產(chǎn)，僅作為介紹。 現(xiàn)在的傳感器都以應(yīng)變式轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器圖二，采用專用膠將應(yīng)變片粘貼在測(cè)量軸上，測(cè)量軸受扭發(fā)生微量變形，應(yīng)變片電阻也同比變化。檢測(cè)電阻變化即可計(jì)算出傳感器承受的扭矩。精巧精致，抗干擾能力強(qiáng)。測(cè)量更精準(zhǔn)。 對(duì)于轉(zhuǎn)矩測(cè)量，傳感器扭矩?cái)?shù)值的測(cè)量采用應(yīng)變電測(cè)原理，當(dāng)應(yīng)變軸受扭力影響產(chǎn)生微小變形后，粘貼在應(yīng)變軸上的應(yīng)變計(jì)阻值發(fā)生相應(yīng)變化，我們將具有相同應(yīng)變特性的應(yīng)變計(jì)組成測(cè)量電橋，應(yīng)變電阻的變化即可轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)的變化進(jìn)行測(cè)量。由于采用了能源與信號(hào)的無(wú)接觸耦合，完美解決了旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下扭矩（轉(zhuǎn)矩）數(shù)值的測(cè)量。 電源經(jīng)過(guò)處理后送到耦合器 ，經(jīng)耦合將能源送到應(yīng)變軸上，由穩(wěn)壓電路變成穩(wěn)定電壓供給應(yīng)變軸上各電子器件。 將應(yīng)變軸的微小變形轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大送到 V/F變換器 ，經(jīng)輸出信號(hào)耦合器輸出，通過(guò)信號(hào)輸出電路整形后輸出調(diào)頻方波信號(hào)。 在應(yīng)變軸上加配測(cè)速碼盤。當(dāng)應(yīng)變軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)測(cè)速碼盤旋轉(zhuǎn)變化，輸出具有一定周期寬度的脈沖信號(hào)，根據(jù)碼盤的齒數(shù)和輸出信號(hào)的頻率，即可計(jì)算出相應(yīng)的轉(zhuǎn)速。 這樣即可實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的同步檢測(cè)，這便是轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器的核心工作原理。
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