發(fā)布時間：2020-06-20 17:14

【摘要】： 轉(zhuǎn)矩的測量對各種機(jī)械產(chǎn)品的研究開發(fā)、測試分析、質(zhì)量檢驗、安全和優(yōu)化控制等工作有重要的意義�，F(xiàn)有的轉(zhuǎn)矩傳感器一般結(jié)構(gòu)復(fù)雜,制造安裝困難。本文介紹了一種結(jié)構(gòu)簡單,測量精度高的新型轉(zhuǎn)矩傳感器——基于FPGA和單片機(jī)的光柵轉(zhuǎn)矩傳感器。 本文主要工作包括: 1、介紹了當(dāng)前轉(zhuǎn)矩傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀,分析了各種類型轉(zhuǎn)矩傳感器的特點和存在的不足。 2、介紹了光柵轉(zhuǎn)矩傳感器的工作原理,將光柵輸出的光電信號轉(zhuǎn)換成矩形波信號,通過分析旋轉(zhuǎn)軸的各種運(yùn)動對光電輸出信號的影響,得知兩路矩形波信號的相位與扭轉(zhuǎn)角的關(guān)系,從而得到系統(tǒng)測量方案,并推導(dǎo)出具體的測量計算公式。 3、構(gòu)建了系統(tǒng)實驗平臺,主要由被測量主軸、光柵對機(jī)構(gòu)、光電裝置座三個部分構(gòu)成。 4、基于現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)和單片機(jī),完成系統(tǒng)硬件電路及軟件設(shè)計。 5、根據(jù)動態(tài)測量數(shù)據(jù)的時變性、隨機(jī)性、相關(guān)性和動態(tài)性等,研究了動態(tài)測量數(shù)據(jù)的處理方法。 6、對系統(tǒng)調(diào)試和實驗。采取先對各個單元模塊獨立調(diào)試與實驗的方法,對每個單元電路的性能進(jìn)行分析處理,然后進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試與實驗,并對傳感器進(jìn)行標(biāo)定。 7、對系統(tǒng)誤差進(jìn)行分析,并提出了改進(jìn)措施。
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：TP368.12
【圖文】：

應(yīng)變片是一種很薄的金屬片，可以粘貼在待測量物體表面上，當(dāng)物體加上負(fù)載后，就會產(chǎn)生應(yīng)力，應(yīng)力傳遞到應(yīng)變片，應(yīng)變片的電阻發(fā)生與應(yīng)變成正比的變化。因此，物體的應(yīng)變可以通過測量應(yīng)變片的電阻來測量。圖1.1為應(yīng)變片式轉(zhuǎn)矩傳感器，在沿軸料5o方向上分別粘貼有四個應(yīng)變片，感應(yīng)軸的最大正、負(fù)應(yīng)變，將其組成全橋電路，則可輸出與轉(zhuǎn)矩成正比的電壓信號。這種接法可以消除軸向力和彎曲力的干擾。

器正是基于這一效應(yīng)而設(shè)計制造的。由材料力學(xué)可知，軸受到轉(zhuǎn)矩作用時，其軸表面會產(chǎn)生最大剪應(yīng)力。圖1.2所示為受扭材料的切向和法向應(yīng)力在單元面積上的平面應(yīng)力狀態(tài)。對于受扭的軸，轉(zhuǎn)軸表面上單元平面邊緣處的法向應(yīng)力為a:口 =rsin(2尹 )(1.2)從公式可知，法向應(yīng)力的最大值將出現(xiàn)在(卯=450)時，在此種條件下:，一}一氣司=日=T/嘰(l.3)其中:T—軸所受轉(zhuǎn)矩;嘰一軸的抗扭截面模數(shù)。

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本文編號：2722715