一種重載車輛傳動軸扭矩檢測裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種重載車輛傳動軸扭矩檢測裝置，包括：扭矩傳感器，其設(shè)置在重載車輛傳動軸上，用于檢測傳動軸扭矩；校正傳感裝置，其設(shè)置在重載車輛傳動軸上，用于檢測傳動軸扭矩，作為檢測裝置的參考校正數(shù)據(jù)；模擬信號處理器，其連接所述扭矩傳感器，接收所述扭矩傳感器采集的數(shù)據(jù)信息，并對數(shù)據(jù)信息進行轉(zhuǎn)換，濾波和放大后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息發(fā)送出去；數(shù)據(jù)處理器，其連接模擬信號處理器和校正傳感裝置，接收所述模擬信號處理器和校正傳感裝置發(fā)送的數(shù)據(jù)信息、能夠?qū)崟r動態(tài)測量、靈敏度高。
【專利說明】
一種重載車輛傳動軸扭矩檢測裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種扭矩測量裝置，尤其涉及一種重載車輛傳動軸扭矩檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]傳動軸扭矩和轉(zhuǎn)速是計算和表征發(fā)動機實時動力性能的重要參量，對其高效性和穩(wěn)定性的要求是不言而喻的，扭矩測量原理分為平衡力法、能量轉(zhuǎn)換法和傳遞法，平衡力法是利用平衡扭矩去平衡被測扭矩，從而求得扭矩的方法，能量轉(zhuǎn)換法是按照能量守恒定律來測量扭矩的一種方法，通過測量其它與扭矩有關(guān)的能量系數(shù)來確定被測扭矩的大小，傳遞法是根據(jù)彈性元件在傳遞扭矩時產(chǎn)生的物理參數(shù)的變化(變形、應力會應變)來測量扭矩的方法，平衡力法只適用于勻速和靜態(tài)的情況，能量轉(zhuǎn)換法的間接測量因素太多，而且誤差大，這兩組方法都不適合動態(tài)測量，因此急需一種采用傳遞法，能夠準確實時測量傳動軸扭矩的裝置。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型設(shè)計開發(fā)了一種重載車輛傳動軸扭矩檢測裝置，其采用應變片式傳感器作為扭矩檢測的基礎(chǔ)傳感器，并采用校正傳感器同時檢測傳動軸扭矩進行校正，抗干擾能力強，可靠性好。
[0004]本實用新型提供的技術(shù)方案為:
[0005]—種重載車輛傳動軸扭矩檢測裝置，包括:
[0006]扭矩傳感器，其設(shè)置在重載車輛傳動軸上，用于檢測傳動軸扭矩；
[0007]校正傳感裝置，其設(shè)置在重載車輛傳動軸上，用于檢測傳動軸扭矩，作為檢測裝置的參考校正數(shù)據(jù)；
[0008]模擬信號處理器，其連接所述扭矩傳感器，接收所述扭矩傳感器采集的數(shù)據(jù)信息，并對數(shù)據(jù)信息進行轉(zhuǎn)換，濾波和放大后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息發(fā)送出去；
[0009]數(shù)據(jù)處理器，其連接模擬信號處理器和校正傳感裝置，接收所述模擬信號處理器和校正傳感裝置發(fā)送的數(shù)據(jù)信息。
[0010]優(yōu)選的是，所述扭矩傳感器采用應變片式傳感器。
[0011]優(yōu)選的是，所述校正傳感裝置，包括:
[0012]光電傳感器，其設(shè)置在傳動軸上，用于檢測傳動軸扭矩；
[0013]脈沖信號處理器，其用于將光電傳感器檢測到的光脈沖信號傳換成電信號后輸出。
[0014]優(yōu)選的是，所述光電傳感器，包括:
[0015]光電碼盤，其數(shù)量為兩個，中間具有圓孔，平行套設(shè)固定在傳動軸上，并與所述傳動軸同軸安裝，能夠隨傳動軸旋轉(zhuǎn)；
[0016]光電開關(guān)，其數(shù)量為兩個，設(shè)置在所述光電碼盤頂部，用于檢測光電碼盤旋轉(zhuǎn)位置，并以光脈沖信號的形式輸出。
[0017]優(yōu)選的是，所述光電碼盤具有多個均勻分布的扇形通光孔和擋光孔，所述通光孔和擋光孔對應的圓心角相同。
[0018]優(yōu)選的是，還包括射頻發(fā)射器，其連接所述數(shù)據(jù)處理器，用于將檢測到的傳動軸扭矩數(shù)據(jù)發(fā)送給無線接收終端。
[0019]優(yōu)選的是，還包括自供電電池系統(tǒng)，其通過傳動軸旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的動能為電池充電。
[0020]優(yōu)選的是，所述自供電電池系統(tǒng)，包括:
[0021]充電單元，其連接傳動軸輸出端；
[0022]電池單元，其由多個電池模塊串聯(lián)；
[0023]控制單元，其包括控制器和直流輸出電路，連接所述電池單元輸出端，通過控制器來控制充電單元的充電電壓，并調(diào)節(jié)電池模塊的電壓大小，以得到不同電池容量的電池箱。
[0024]本實用新型所述的有益效果
[0025]1、本實用新型設(shè)計開發(fā)了一種重載車輛傳動軸扭矩檢測裝置，其采用應變片式傳感器作為扭矩檢測的基礎(chǔ)傳感器，并采用校正傳感器同時檢測傳動軸扭矩進行校正，抗干擾能力強，可靠性好。
[0026]2、本實用新型設(shè)計的校正傳感器由光電開關(guān)和光電碼盤組成，其能夠?qū)崿F(xiàn)傳動軸傳動過程中的實時檢測，實用性強。
【附圖說明】
[0027]圖1為本實用新型所述的扭矩傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖2為本實用新型所述的平衡橋電路示意圖。
[0029]圖3為本實用新型所述的校正傳感裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖4為本實用新型所述的光電碼盤結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步的詳細說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實施。
[0032]本實用新型提供的重載車輛傳動軸扭矩檢測裝置，包括:扭矩傳感器，校正傳感裝置，模擬信號處理器和數(shù)據(jù)處理器。
[0033]其中，如圖1所示，扭矩傳感器設(shè)置在重載車輛傳動軸上，用于檢測傳動軸扭矩，包括:
[0034]第一電阻應變片210，其設(shè)置在傳動軸表面，并與軸線夾角為45°;
[0035]第二電阻應變片220，其設(shè)置在傳動軸表面，并與軸線夾角為-45°;
[0036]第三電阻應變片230，其設(shè)置在傳動軸表面，并與軸線夾角為45°;
[0037]第四電阻應變片240，其設(shè)置在傳動軸表面，并與軸線夾角為-45°;
[0038]其中，第一電阻應變片210和第三電阻應變片230的夾角為90°;第二電阻應變片220和第四電阻應變片240的夾角為90°。
[0039]柔性基底；
[0040]電阻應變傳感層，其附著于所述柔性基底上，電阻應變傳感層的電阻值隨形狀改變而發(fā)生變化；
[0041]電極，其數(shù)量為兩個，設(shè)置在電阻應變傳感層兩端。
[0042]作為一種優(yōu)選，電阻應變傳感層為金屬導電薄膜，所述金屬薄膜材質(zhì)為金、鉑、銅和石墨烯中的一種，金屬導電薄膜具有微米和納米間隙結(jié)構(gòu)。
[0043]如圖2所示，平衡電橋電路，其連接所述扭矩感應傳感器，用于檢測傳動軸負載前后扭矩感應傳感器的阻值變化，并以電壓差的形式輸出；
[0044]平衡電橋電路包括:第一電阻應變片210，其阻值為仏，第二電阻應變片220，其阻值為R2，第三電阻應變片230，其阻值為R3，和第四電阻應變片240，其阻值為R4組成惠更斯電橋，電壓輸入端為第三電阻應變片230和第四電阻應變片240兩端，輸入電壓為U，電壓輸出端為第二電阻應變片220第四電阻應變片240兩端，輸出電壓為U0;
[0045]用電阻應變片對被測軸進行直接測量。它是將電阻應變片粘貼在彈性元件的適當位置上，當彈性元件受到扭矩作用而產(chǎn)生機械應變時應變片的電阻將發(fā)生微小變化，致使應變電橋失去平衡，輸出和扭矩值成正比的微弱電壓信號，然后再利用信號調(diào)理電路對信號進行放大和濾波等處理，最終由力學中應變和扭矩的關(guān)系式計算出與之對應的扭矩值。由材料力學的理論可知，在受到扭矩作用時，軸表面的主應力的方向和軸線的夾角為±45度。故在扭矩傳感器的彈性軸上，在與軸線成±45度的兩個方向上分別粘貼兩個電阻應變片，組成差動的全橋形式，則電橋輸出的微弱電壓信號與扭矩值成正比。
[0046]當傳動軸負載后扭矩發(fā)生變化，第一電阻應變片210電阻值變大，第二電阻應變片220電阻值變小，電壓輸出端電壓變小。
[0047]如圖3所示，校正傳感裝置，其設(shè)置在重載車輛傳動軸上，用于檢測傳動軸扭矩，作為檢測裝置的參考校正數(shù)據(jù);包括:
[0048]光電傳感器，其設(shè)置在傳動軸300上，用于檢測傳動軸扭矩；
[0049]脈沖信號處理器，其用于將光電傳感器檢測到的光脈沖信號傳換成電信號后輸出。
[0050]其中，光電傳感器，包括:
[0051]光電碼盤320，其數(shù)量為兩個，中間具有圓孔，平行套設(shè)固定在傳動軸上，并與所述傳動軸同軸安裝，能夠隨傳動軸旋轉(zhuǎn)；
[0052]光電開關(guān)310，其數(shù)量為兩個，設(shè)置在所述光電碼盤頂部，用于檢測光電碼盤旋轉(zhuǎn)位置，并以光脈沖信號的形式輸出。
[0053]如圖4所示，光電碼盤具有多個均勻分布的扇形通光孔和擋光孔，所述通光孔和擋光孔對應的圓心角完全相同。
[0054]當傳動軸開始轉(zhuǎn)動時，兩個光電碼盤均勻分布的扇形通光孔及擋光板分別掃過光電開關(guān)形成了亮/暗光脈沖信號，光電開關(guān)將信號以方波脈沖信號形式輸出，為了保證測量的準確性，兩個光電碼盤安裝時必須與被測傳動軸同軸，以保證光電開關(guān)掃過的圓心角相等，當傳動軸無負載轉(zhuǎn)動時，兩路信號存在一個不變的相位差，當傳動軸負載增加時，兩個光電開關(guān)輸出的兩路光脈沖信號之間的相位差也隨之增加，通過檢測相位差變化，即可計算出兩個光電碼盤的扭轉(zhuǎn)角度變化。
[0055]模擬信號處理器，其連接所述扭矩傳感器，接收所述扭矩傳感器采集的數(shù)據(jù)信息，并對數(shù)據(jù)信息進行轉(zhuǎn)換，濾波和放大后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息發(fā)送出去；
[0056]數(shù)據(jù)處理器，其連接模擬信號處理器和校正傳感裝置，接收所述模擬信號處理器和校正傳感裝置發(fā)送的數(shù)據(jù)信息，利用內(nèi)置算法對數(shù)據(jù)進行校正。
[0057]射頻發(fā)射器，其連接數(shù)據(jù)處理器，用于將校正后扭矩數(shù)據(jù)發(fā)送給無線接收終端。作為一種優(yōu)選，選用基于CClllO的無線射頻發(fā)射電路;在定子電路中，扭矩信號被CClllO的接收電路接收后，送給外圍的液晶模塊來實時顯示瞬時扭矩的大小和方向，并與上位機通訊。
[0058]自供電電池系統(tǒng)，其通過傳動軸旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的動能為電池充電。
[0059]自供電電池系統(tǒng)，包括:
[0060]充電單元，其連接傳動軸輸出端，通過傳動軸旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的動能為電池充電；
[0061]電池單元，其由多個電池模塊串聯(lián)；
[0062]控制單元，其包括控制器和直流輸出電路，連接所述電池單元輸出端，通過控制器來控制充電單元的充電電壓，并調(diào)節(jié)電池模塊的電壓大小，以得到不同電池容量的電池箱。
[0063]盡管本實用新型的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本實用新型的領(lǐng)域，對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本實用新型并不限于特定的細節(jié)和這里示出與描述的圖例。
【主權(quán)項】
1.一種重載車輛傳動軸扭矩檢測裝置，其特征在于，包括: 扭矩傳感器，其設(shè)置在重載車輛傳動軸上，用于檢測傳動軸扭矩； 校正傳感裝置，其設(shè)置在重載車輛傳動軸上，用于檢測傳動軸扭矩，作為檢測裝置的參考校正數(shù)據(jù)； 模擬信號處理器，其連接所述扭矩傳感器，接收所述扭矩傳感器采集的數(shù)據(jù)信息，并對數(shù)據(jù)信息進行轉(zhuǎn)換，濾波和放大后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息發(fā)送出去； 數(shù)據(jù)處理器，其連接模擬信號處理器和校正傳感裝置，接收所述模擬信號處理器和校正傳感裝置發(fā)送的數(shù)據(jù)信息。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重載車輛傳動軸扭矩檢測裝置，其特征在于，所述扭矩傳感器采用應變片式傳感器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重載車輛傳動軸扭矩檢測裝置，其特征在于，所述校正傳感裝置，包括: 光電傳感器，其設(shè)置在傳動軸上，用于檢測傳動軸扭矩； 脈沖信號處理器，其用于將光電傳感器檢測到的光脈沖信號傳換成電信號后輸出。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的重載車輛傳動軸扭矩檢測裝置，其特征在于，所述光電傳感器，包括: 光電碼盤，其數(shù)量為兩個，中間具有圓孔，平行套設(shè)固定在傳動軸上，并與所述傳動軸同軸安裝，能夠隨傳動軸旋轉(zhuǎn)； 光電開關(guān)，其數(shù)量為兩個，設(shè)置在所述光電碼盤頂部，用于檢測光電碼盤旋轉(zhuǎn)位置，并以光脈沖信號的形式輸出。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的重載車輛傳動軸扭矩檢測裝置，其特征在于，所述光電碼盤具有多個均勻分布的扇形通光孔和擋光孔，所述通光孔和擋光孔對應的圓心角相同。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重載車輛傳動軸扭矩檢測裝置，其特征在于，還包括射頻發(fā)射器，其連接所述數(shù)據(jù)處理器，用于將檢測到的傳動軸扭矩數(shù)據(jù)發(fā)送給無線接收終端。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重載車輛傳動軸扭矩檢測裝置，其特征在于，還包括自供電電池系統(tǒng)，其通過傳動軸旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的動能為電池充電。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的重載車輛傳動軸扭矩檢測裝置，其特征在于，所述自供電電池系統(tǒng)，包括: 充電單元，其連接傳動軸輸出端； 電池單元，其由多個電池模塊串聯(lián)； 控制單元，其包括控制器和直流輸出電路，連接所述電池單元輸出端，通過控制器來控制充電單元的充電電壓，并調(diào)節(jié)電池模塊的電壓大小，以得到不同電池容量的電池箱。
【文檔編號】G01L5/00GK205593689SQ201620426395
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月11日
【發(fā)明人】衛(wèi)振彪, 陳永和, 黃健, 黃永生, 盧曉兵, 宋咸斌, 秦寶站
【申請人】中國人民解放軍裝甲兵技術(shù)學院