[发明专利]基于逆磁致伸缩效应的船舶轴功率测量方法

说明书

本发明公开了一种基于逆磁致伸缩效应的船舶轴功率测量方法，包括以下步骤：1)在轴系上安装逆磁致伸缩扭矩测试装置；2)采集扭矩信号：通过磁路计算或试验得到测试装置中包括放大倍数,灵敏度,线性度,量程在内的特征参数，进而得到输出电压信号与扭矩的对应关系；3)逆磁致伸缩扭矩测试装置测得的电压信号为U，灵敏度为K，转速传感器测得的转速信号为n，计算轴系实际工作时的功率。本发明工艺简单，能保证测量精度。

技术领域

本发明涉及轴功率测量技术，尤其涉及一种基于逆磁致伸缩效应的船舶轴功率测量方法。

背景技术

在线监测船舶轴功率可以判断柴油机运行状态是否良好,也可以用于判断船-机-桨三者之间的匹配状态；结合油耗、转速等参数，可为船舶的经济航行提供技术支持。因此，开展船舶柴油机轴功率在线测试技术研究，对于提高船舶动力系统的安全性、可靠性和经济性具有十分重要的意义。

轴功率测试过程中,转速信号的采集已趋近成熟,而扭矩信号的获取还有待进一步发展。现有的轴功率测试装置主要有钢弦式测功仪，相位差式测功仪，应变片无线遥测系统。钢弦式测功仪与相位差式测功仪存在结构复杂、安装要求高、体积庞大、拆装困难等问题，应变片要求极度严格的粘贴与接线工艺，所以大多只适用于测量轴系匀速转动或静止情况下的功率，一旦应用于船舶，往往存在着测量结果偏差大、测量精度不高等问题。扭矩测试的一个重要发展方向就是在动态条件下实现非接触式测量。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种基于逆磁致伸缩效应的船舶轴功率测量方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：基于逆磁致伸缩效应的船舶轴功率测量方法，包括以下步骤：

1)在轴系上安装逆磁致伸缩扭矩测试装置，具体如下：选择磁致伸缩敏感材料,将其粘贴或均匀喷涂在船舶轴的测试表面，在磁致伸缩材料的正上方，通过支架分别沿船舶轴的轴向45°与135°固定2个磁探头，在磁探头的激励线圈端输入激励信号后,感应线圈端输出电信号；

2)采集扭矩信号：通过磁路计算或试验得到测试装置中包括放大倍数,灵敏度,线性度,量程在内的特征参数，进而得到输出电压信号与扭矩的对应关系；

3)逆磁致伸缩扭矩测试装置测得的电压信号为U，灵敏度为K，转速传感器测得的转速信号为n，则轴系实际工作时的功率为:

按上述方案，所述磁探头为绕有线圈的磁芯，用于产生交变磁场及感应交变磁场。

按上述方案，所述2个磁探头的连接方式如下：2个磁探头中的激励线圈与激励线圈串联,感应线圈与感应线圈串联。

按上述方案，所述磁探头与测试表面磁致伸缩敏感材料之间的距离为1至2mm。

按上述方案，所述步骤1)中磁探头的激励线圈端输入的激励信号产生的磁场强度在磁致伸缩材料B-H曲线的线性段内。

按上述方案，所述粘贴或均匀喷涂在船舶轴测试表面的磁致伸缩敏感材料相对轴不会滑动。

按上述方案，所述磁致伸缩敏感材料为Fe基非晶态合金或Ni基非晶态合金或超磁致伸缩材料，如FeGa合金。

按上述方案，所述磁致伸缩敏感材料为磁致伸缩系数较大，饱和磁感应强度较小的材料。

本发明产生的有益效果是：

1.由于逆磁致伸缩扭矩测试单元的敏感材料是粘贴或喷涂在轴的表面，所以材料不会相对轴滑动，不会影响测量精度，也不需要维护；

2.磁致伸缩材料不存在像应变片那样要求极度严格的粘贴与接线工艺，操作简单；