[发明专利]基于电容耦合的旋转件扭矩测试方法

说明书

技术领域

    本发明涉及动力机械装置的旋转件扭矩测试领域，具体是一种基于电容耦合的旋转件扭矩测试方法。

背景技术

扭矩是表征车辆、舰船等动力机械装置的传动轴、负重轮、齿轮、连杆等旋转件功率的一个重要参数。扭矩测试按照传输方式分为接触法和非接触法，其中接触法主要是电阻应变片构建直流电桥，采用电刷式集流环供电，但是由于振动过大，使电刷接触不良而引起信号波动，造成测量误差大甚至测量不成功等问题；非接触法主要是利用基于磁弹性式、磁电式和光电式传感器，以及无线遥测的信号无线传输，由于车辆旋转件的空间紧凑，油污、粉尘等恶劣环境，存在可靠性差等问题；另外，现有的一种基于容栅的旋转轴扭矩测试需要在一根轴的间距为L的两端装配两组容栅，由于车辆的旋转轴长度有限，装配困难，在车辆的旋转轴扭矩测试场合应用受限。

发明内容

    本发明为了解决现有旋转件扭矩测试存在的诸多问题，提供了一种基于电容耦合的旋转件扭矩测试方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种基于电容耦合的旋转件扭矩测试方法，将旋转件扭矩测试装置接入电容检测电路中；

所述的旋转件扭矩测试装置包括粘贴于动力机械装置内旋转件被测部位的第一感应元件，设于动力机械装置内的第二感应元件，

所述的第一感应元件是由电阻应变片Ra和电阻应变片Rb构成的，电阻应变片Ra和电阻应变片Rb一端分别通过引线连接于旋转件上，旋转件接地，电阻应变片Ra和电阻应变片Rb的相互位置关系保证随旋转件转动各电阻应变片产生形变；

所述的第二感应元件是由动支撑件、静支撑件、设于动支撑件上的动极板以及设于静支撑件上的静极板构成的，动极板是由动极板A片和动极板B片构成的，静极板是由静极板A片和静极板B片构成的；所述的动支撑件固定套装于旋转件上随旋转件旋转运动，动极板A片和动极板B片之间相互绝缘；所述的静支撑件环套于旋转件且支撑于动力机械装置内，静极板A片和静极板B片之间相互绝缘；所述的动支撑件和静支撑件之间有相对面，且动极板和静极板分别安装于各支撑件的相对面上，动极板和静极板的形状控制静极板A片与随旋转件转动的动极板A片形成周而复始的由小变大、由大变小的电容C1a，与随旋转件转动的动极板B片形成周而复始的由大变小、由小变大的电容C1b；同理，静极板B片与随旋转件转动的动极板A片形成周而复始的由大变小、由小变大的电容C2a，与随旋转件转动的动极板B片形成周而复始的由小变大、由大变小的电容C2b；动极板A片通过引线与电阻应变片Ra的另一端相连，动极板B片通过引线与电阻应变片Rb的另一端相连；静极板A片通过引线输出信号，静极板B片通过引线输出信号；

所述的旋转件扭矩测试装置是通过将静极板A片的引线和静极板B片的引线接入电容检测电路中的。

所述的电容检测电路为本领域公知测试电路，本领域技术人员常规采用脉宽调制电路、电桥电路、阻抗测试电路等。采用本发明所述的测试方法，利用两个电阻应变片和一组电容极板（由动极板和静极板组成）形成的电容相互耦合实现旋转件扭矩测试，具体原理如下：旋转件加载扭矩引起变形，粘贴在旋转件上的两个电阻应变片阻值变化，导致电容充放电时间的变化，引起后级测试电路（例如：差动脉宽调制电路）波形占空比的变化，经过公知的差分减法电路、低通滤波电路将波形占空比的变化转换为类似正弦信号，并且类似正弦信号的电压幅值反映波形占空比；正弦信号的频率与转速相关，由于扭矩是一个缓变信号，其变化频率小于正弦波的频率，正弦信号的包络线即反映扭矩信息，如图8所示。

另外一种基于电容耦合的旋转件扭矩测试方法，将旋转件扭矩测试装置形成的电路中接入交流恒流源；所述的旋转件扭矩测试装置包括粘贴于动力机械装置内旋转件被测部位的第一感应元件，设于动力机械装置内的第二感应元件，所述的第一感应元件是由电阻应变片Ra和电阻应变片Rb构成的，电阻应变片Ra和电阻应变片Rb一端分别通过引线连接于旋转件上，旋转件接地，电阻应变片Ra和电阻应变片Rb的相互位置关系保证随旋转件转动各电阻应变片产生扭转形变；