[发明专利]基于光纤光栅和应变片技术的两轴间扭矩传递测量装置

说明书

本发明公开了一种基于光纤光栅和应变片技术的两轴间扭矩传递测量装置，包括光纤光栅测量模块和应变片测量模块，所述光纤光栅测量模块和应变片测量模块各自独立，分别用于测量两轴间的扭矩大小；在测量前分别对光纤光栅测量模块和应变片测量模块进行标定处理，经过标定处理后将所述测量装置装配于需要测量的两轴间，在测量过程中得到光纤光栅和应变片两组独立的信号，经过信号处理分析，得到需要测量的两轴间所传递的扭矩大小。该测量装置结构简单，易于操作，能够实时获取两轴间传递的扭矩大小，并可以测量不同量程的扭矩大小，灵敏性高，通用性好。

技术领域

本发明属于机械测量技术领域，涉及到旋转机械，具体涉及一种基于光纤光栅和应变片技术的两轴间扭矩传递测量装置。

背景技术

扭矩是旋转机械的重要参数，若能准确、方便的测出待测机械零件的扭矩值，则对于实时监测系统的运行状态、分析系统的效能具有非常重要的意义。

现有的技术大多采用应变片测量扭矩，主要通过测量扭杆的变形量来间接测量扭矩值，其方法简单，但是存在一定的缺陷。如果输入的扭矩值超过测量范围时，容易使扭杆发生扭断，导致无法完成测量；如果输入的扭矩值过小，则很难使得扭杆灵敏地变形，从而影响扭矩测量装置的灵敏度以及精度。因此，现有技术中的扭矩测量装置中的扭杆很难满足变化幅度较大的扭矩值的测量，导致其通用性较差。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题和缺陷，本发明提供了一种基于光纤光栅和应变片技术的两轴间扭矩传递测量装置，该测量装置结构简单，易于操作，能够实时获取两轴间传递的扭矩大小，并可以测量不同量程的扭矩大小，灵敏性高，通用性好。

为此，本发明采用了以下技术方案：

一种基于光纤光栅和应变片技术的两轴间扭矩传递测量装置，包括光纤光栅测量模块和应变片测量模块，所述光纤光栅测量模块和应变片测量模块各自独立，分别用于测量两轴间的扭矩大小；在测量前分别对光纤光栅测量模块和应变片测量模块进行标定处理，经过标定处理后将所述测量装置装配于需要测量的两轴间，在测量过程中得到光纤光栅和应变片两组独立的信号，经过信号处理分析，得到需要测量的两轴间所传递的扭矩大小。

优选地，所述测量装置包括第一转轴、弹簧钢块、第一弹簧钢片、第二弹簧钢片、第二转轴；所述第一转轴与第一弹簧钢片均位于测量装置的左侧，二者垂直正交固定连接；所述第二转轴与第二弹簧钢片均位于测量装置的右侧，二者垂直正交固定连接；所述第一转轴外接动力输出轴，所述第二转轴外接动力输入轴；所述弹簧钢块包括两块，上下对称布置，弹簧钢块上设有若干组对应的光孔；所述第一弹簧钢片和第二弹簧钢片分别通过一组对应的光孔与弹簧钢块固定连接；所述光纤光栅测量模块和应变片测量模块均位于第一弹簧钢片和第二弹簧钢片的相应位置处。

优选地，所述第一弹簧钢片和第二弹簧钢片位于第一转轴和第二转轴上下对称的位置设置有4个粘贴处，4个粘贴处对称布置，分别用于粘贴相应的光纤光栅和应变片；所述光纤光栅测量模块包括4个光纤光栅，4个光纤光栅贴于4个粘贴处的同一侧；所述应变片测量模块包括4个应变片，4个应变片贴于4个粘贴处的另一侧。

优选地，所述4个光纤光栅通过旋转连接器连接至调解仪，构成光纤光栅测量模块，4个光纤光栅独立地输出中心波长数据。

优选地，测量开始前，对光纤光栅中心波长的受力情况进行标定，确定光纤光栅的受力曲线；开始工作时，实时读取的中心波长数据与标定的中心波长数据进行比对即可得出传递扭矩的大小。

优选地，所述4个应变片通过电路连接成应变片桥，构成应变片测量模块。

优选地，所述第一转轴上设有导电滑环，所述应变片桥连接到导电滑环，导电滑环通过导线连接至数据采集和解析模块。

优选地，将应变片的信号采集模块集中在第一转轴上，经过无线传输装置将采集的信号传输给解析模块。