[发明专利]一种新型绕线结构的非接触式扭矩测量系统及其测量方法

说明书

一种新型绕线结构的非接触式扭矩测量系统及其测量方法,包括有由铁磁材料构成的弹性轴，所述弹性轴上按照设定的间距对称的设置有第一组平面线圈和第二组平面线圈，所述第一组平面线圈和第二组平面线圈与所述弹性轴之间设置有一层绝缘胶带，所述第一组平面线圈的两个端头连接第一电感检测模块，所述第二组平面线圈的两个端头连接第二电感检测模块，所述第一电感检测模块和第二电感检测模块的电感量输出端分别连接上位机，上位机接收到第一电感检测模块和第二电感检测模块的电感量，并通过减法模块对两个电感量进行相减得到电感差值，通过电感差值获取扭矩值。本发明基于磁弹效应和涡流效应，通过电感检测模块检测线圈自感系数，进而得到弹性轴扭矩的变化。

技术领域

本发明涉及一种扭矩测量方法。特别是涉及一种新型绕线结构的非接触式扭矩测量系统及其测量方法。

背景技术

随着汽车工业、船舶重工、航空航天、冶金化工、机械制造等行业的飞速发展，扭矩的测量和分析是保证设备的安全运行、节省能耗、改善系统工作效率的重要手段，已成为各种机械产品的研究开发、质量检验、测试分析、安全或优化控制等工作中不可或缺的内容。

基于磁弹效应的测量方法以传感器结构简单、成本低廉、使用寿命长、安装更换方便等优点已经成功应用于国内外大型建筑结构及各种民用基础设施的应力监测。此前，所采用磁弹式测量扭矩的方法多是线圈检测铁磁材料磁导率的方法，具有以下缺点：1、套筒式线圈与弹性轴的间隙、位置及角度等误差对实验结果造成影响较大。2、现有平面线圈的检测方法，其结构较复杂，其线圈短边设计和线圈的互感现象，影响测量效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够实现恶劣环境及狭小空间内的扭矩测量的新型绕线结构的非接触式扭矩测量系统及其测量方法。

本发明所采用的技术方案是：一种新型绕线结构的非接触式扭矩测量系统，包括有由铁磁材料构成的弹性轴，所述弹性轴上按照设定的间距对称的设置有第一组平面线圈和第二组平面线圈，所述第一组平面线圈和第二组平面线圈与所述弹性轴之间设置有一层绝缘胶带，所述第一组平面线圈的两个端头连接第一电感检测模块，所述第二组平面线圈的两个端头连接第二电感检测模块，所述第一电感检测模块和第二电感检测模块的电感量输出端分别连接上位机，上位机接收到第一电感检测模块和第二电感检测模块的电感量，并通过减法模块对两个电感量进行相减得到电感差值，通过电感差值获取扭矩值。

一种权利要求1所述的新型绕线结构的非接触式扭矩测量系统的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)通过扭矩加载装置对弹性轴的两端施加一设定的扭矩；

2)通过第一电感检测模块和第二电感检测模块分别采集所对应连接的第一组平面线圈和第二组平面线圈输出的电信号；

3)第一电感检测模块和第二电感检测模块分别将接收的电信号转换为电感量，并输出给上位机；

4)上位机将接收到的两个电感量相减得到电感量差值；

5)重复步骤1)至步骤4)，直到达到设定的次数，得到与多次所施加的扭矩相对应的电感量差值；

6)建立扭矩与对应电感量差值的关系，从而能够根据所述的扭矩与对应电感量差值的关系，通过电感量差值得到相应的扭矩大小。

本发明的一种新型绕线结构的非接触式扭矩测量系统及其测量方法，基于磁弹效应和涡流效应，通过电感检测模块检测线圈自感系数，进而得到弹性轴扭矩的变化。本发明相对于利用双线圈的互感效应测量扭矩信号而言，避免了两线圈的间隙、位置及角度等对实验结果造成的影响，解决现有平面柔性线圈短边对检测效果的阻碍作用，极大的简化线圈结构，解决互感式线圈互感效应对实验效果的影响的，使检测效果更直观。本发明传感器结构简单、成本低廉、安装更换方便，可实现在恶劣环境下扭矩的在线监测，比如船舶、直升机、石油转机等关键部位。

附图说明