环空间阵列扭矩传感器设计与原理分析.pdfVIP

2011年 第30卷 第6期 传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies) 49 环空间阵列扭矩传感器设计与原理分析 王远干 ，喻洪麟 ，何安国 ，巴 军 ，陈 卓 (1．重庆大学 光 电技术及系统教育部重点实验室，重庆 400044； 2．钦州学院数计系。广西 钦州535000) 摘 要：针对恶劣环境下机械转轴扭矩动态测量问题，利用交流电磁感应原理，采用环型空间阵列封装磁 性钢球和专门的磁电式检测器，构造一种新型的非接触扭矩测量传感器。本文设计了传感器的结构并对 测量原理进行了分析 ，建立了其动态扭矩测量的数学模型。通过环空间阵列作切割磁力线运动，引起磁通 量的周期性变化，得到感应信号的周期性变化，从而实现了位移信号到电信号的转换，并给出了相位差与 转轴扭矩值之间的解析关系。模拟实验也验证了该原理的正确性和方法的可行性，可实现机械转轴扭矩 的动态测量。 关键词：扭矩；环空间阵列；电磁感应；磁电式检测器 中图分类号：TP212 文献标识码：A 文章编号：1000-9787(2011)06--0049-03 D～esig‘n anc1Iprin‘ci●olleana_lysis‘0lnth0·e rl●nl~-space arraV t0rqUe SenS0r WANGYuan-gan ，YU Hong—lin ，HEAn-guo ，BA Jun ，CHEN Zhuo (1．KeyLaboratoryofOptoelectronicTechnologyandSystemsofMinistryofEducation， ChongqingUniversity，Chongqing400044 ，China；2．DepartmentofM athmaticandComputer， QinzhouCollege，Qinzhou535000，China) Abstract： Aiming at the problems of dynamic measurement of mechanical spindle torque in extreme environments，theexchangeofelectromagneticinduction principle，andaspecial ring—spacearraytoencapsulate somemagneticballsandamagnetic·electricdetectorareusedtocomposeanewtypeofnon-contacttorquesensor． Thestructureisdesignedandthemeasuringprincipleofthesensorisanalyzed，themathematicalmodelofdynamic measurementforthesensorisestablished．Bythemovementofring-spacearraycuttingthroughthemagneticline offorce，themagneticfluxischna gedperiodically．Sotheinductedsignalchangesperiodically．Conversionfrom displacementsignaltoelectricalsignal isachieved，andthemathematicrelationshipbetweenthephasedifference andthetorqueoftheshaftisestbalished．Thesimulationexperimentverifiedthecorrectnessandfeasibilityofthe