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電阻應(yīng)變式的動態(tài)扭矩傳感器及解決技術(shù)方案

時間:2016-09-30 15:19:18來源:上海朝輝壓力儀器有限公司

導語:?在彈性軸上粘貼電阻應(yīng)變計組成測量電橋,當彈性軸受扭矩產(chǎn)生微小變形后引起電橋電阻值變化,應(yīng)變電橋電阻的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕淖兓瘡亩鴮崿F(xiàn)扭矩測量。

動態(tài)扭矩傳感器原理

一、電阻應(yīng)變式動態(tài)扭矩傳感器:傳感器扭矩測量采用應(yīng)變電測技術(shù)。在彈性軸上粘貼電阻應(yīng)變計組成測量電橋,當彈性軸受扭矩產(chǎn)生微小變形后引起電橋電阻值變化,應(yīng)變電橋電阻的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕淖兓瘡亩鴮崿F(xiàn)扭矩測量。傳感器就完成如下的信息轉(zhuǎn)換:傳感器由彈性軸、測量電橋、儀器用放大器、接口電路組成。彈性軸是敏感元件,在45度和135度的方向上產(chǎn)生最大壓應(yīng)力和拉應(yīng)力,這個時候承受的主應(yīng)力和剪應(yīng)力相等,其計算公式為:式中τ—主應(yīng)力,此時與σ相等Wp—軸截面極矩測量電橋可以采用半導體電阻應(yīng)變片,并將它們接成差動全橋,其輸出電壓正比于扭轉(zhuǎn)軸所受的扭矩。應(yīng)變片的電阻R1=R2=R3=R4=R0,可以得到下面的式子:式中,E-軸材料的彈性模量u-電橋的供電電壓S-電阻應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)放大電路采用儀器用放大電路,它由專用儀器用放大電路構(gòu)成,也有三只單運放電路組合而成,放大倍數(shù)為K,放大后的電壓V為:為了使一起具有高精度,必須使靈敏度系數(shù)為常數(shù)。

在電阻應(yīng)變式的動態(tài)扭矩傳感器中,需要解決的技術(shù)關(guān)鍵是:

(1)、彈性軸的工作區(qū)域不應(yīng)該大于彈性區(qū)域的1/3,且取初始段。為了將遲滯誤差減低到最底,按照超載能力指數(shù)選取最大的軸徑。

(2)、采用LM型硅擴散力敏全橋應(yīng)變片,較好的敏感性,很小的非線形度

(3)、采用高精度的穩(wěn)壓電源。

二、非接觸式動態(tài)扭矩傳感器:

非接觸式動態(tài)扭矩傳感器的典型結(jié)構(gòu)。輸入軸和輸出軸由扭桿連接起來,輸入軸上有花鍵,輸出軸上有鍵槽。當扭桿受方向盤的轉(zhuǎn)動力矩作用發(fā)生扭轉(zhuǎn)時,輸入軸上的花鍵和輸出軸上鍵槽之間的相對位置就被改變了?;ㄦI和鍵槽的相對位移改變量等于扭轉(zhuǎn)桿的扭轉(zhuǎn)量,使得花鍵上的磁感強度改變,磁感強度的變化,通過線圈轉(zhuǎn)化為電壓信號。信號的高頻部分由檢測電路濾波,僅有扭矩信號部分被放大。非接觸扭矩傳感器由于采用的是非接觸的工作方式,因而壽命長、可靠性高,不易受到磨損、有更小的延時、受軸的偏轉(zhuǎn)和軸向偏移的影響更小,現(xiàn)在已經(jīng)廣泛用于轎車和輕型車中,是EPS傳感器的主流產(chǎn)品。

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