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简述转矩转速传感器的工作原理

来源:远辰测控      日期:2020-10-23 14:37      

  转矩传感器主要由扭力轴、磁检测器,转筒及壳体等四部分组成。磁检测器包括配对的两组内、外 齿轮,永久磁钢和感应线圈。外齿轮安装载扭力轴测量段的两端;内齿轮转筒内,和外齿轮相对,永久磁钢紧接内齿轮安装在转筒内。永久磁钢,内外齿轮构成环状闭合磁路,感应线圈固定在壳体的两端盖内。在驱动电机带动下,内齿轮随同转筒旋转。

  内外齿轮是变位齿轮,并不齿合,齿顶六由工作气隙,内外齿轮的齿顶相对时气隙窄,齿顶和齿 槽相对时,气隙宽。内外齿轮在相对旋转运动时,齿顶与齿槽交替对,相对转动一个齿位时,工作 气隙发生一个周期的变化,磁路的磁阻和磁通随之相应作周期变化,因此线圈中感应出近似正弦波的电压 讯号,讯号电压瞬时值的变化和内外齿轮的相对位置的变化是一致的。

  如果两组检测器的齿轮的投影互相重合时、两组电压讯号的相位差为零。安装时,两只内齿轮的投 影是重合的。而扭力轴上的两只外齿轮是按错动半个齿安装的。因此,两个电压讯号具有半个周期的 相位差,即初始相位差为α0=180°。若齿轮为120齿,分度角为3°,相位差为180°时,相应外齿轮 错动1.5°。

  当扭力轴受到扭矩作用时,产生扭角β,两只外齿轮的错位角变为1.5°±β两个电压讯号的相差 角相应变为:α=120 ×(1.5°±β)=180°±120β。 扭角和扭矩是成正比例的,因此扭角的变化和扭矩成正比,即相位差角的变化△α=α-α0=±120β= 120K1M=KM 式中K1为相位差角和扭矩的比例系数,K=±120K1,“±”另表示转动方向。设扭力轴测量段的直径为d,长度为L,扭力轴材料的剪切弹性模为G,则K1=32L/πdG。

  将传感器的两个电压讯号输入TR-1转矩转速功率测量仪,经过仪表将电压讯号进行放大、整形、检相、变换成计数脉冲,然后计数和显示,便可直接读出扭矩和转速的测量结果。 由于采用磁电转换、相位差原理和数字显示的转矩转速测量方法,因此能进行稳定、可靠、快速、 灵敏的高精度测量。

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