武延鹏[1]2000年在《磁弹性霍尔扭矩测量系统的研究与应用》文中研究表明表征生产过程的重要参数之一就是由机器和机构输出的扭矩，可以用它来推测机器的效率及判断事故状态的发生。在很多应用场合中，都希望能够对转轴扭矩进行非接触测量，并且工作环境比较繁重恶劣，比如轧钢机、船舶螺旋桨、数控机床等。 在本文中，为实现扭矩的非接触测量，利用铁磁材料的磁弹性效应，设计制作传感器的机械结构和磁路结构，并采用霍尔元件测量磁场变化，设计制作了霍尔元件的恒流源供电电路和输出信号放大调理电路，编写了工控机数据采集软件来实现扭矩的实时采集和显示。 特别是为了减小磁路气隙变动的干扰，设计调试了恒定磁通励磁控制电路，并结合PC机实现对传感器输出的乘积电流补偿。实验证明，其补偿效果良好。 整个系统通过最后的综合调试、实验，结果表明，系统实现了转轴扭矩的非接触测量，并且响应快，稳定可靠，线性度和灵敏度高，基本达到系统的设计目标。
吴召剑[2]2016年在《基于FPGA和STM32的电机动静态扭矩测试系统的研究》文中认为扭矩是电机的重要参数之一,它反映了电机带负载的能力。研究一种能够实时测量电机动静态扭矩的扭矩测试系统,对电机的机械性能、可靠性、安全性和寿命具有重要意义。针对电机的动态扭矩和静态扭矩的实时测量问题,以开关磁阻电机为测试对象,提出了一种电机动、静态扭矩的实时测量方案,并设计实现电机扭矩测试系统。该系统主要由主控制模块、旋转变压器解码模块、开关磁阻电机驱动模块和上位机模块组成。系统根据旋转变压器检测弹性联轴器的扭转角和已标定的弹性联轴器的弹性系数来测量电机扭矩。系统主控制器采用FPGA+STM32架构,FPGA主要用于位置值的采集和开关磁阻电机的驱动,STM32主要用于与上位机通信和电机控制,采用SPI总线进行通信,实现扭矩测试系统的高速化和智能化。系统通过Modbus与上位机进行通信,上位机通过Modbus Poll软件对系统进行调试和控制,可以控制电机的转速、输入电压和方向等参数,并将电机扭矩、位置值和转速等参数在上位机显示。实验结果表明,静态扭矩按JJG 2047-2006《扭矩计量器具检定系统表》方法测试,静态扭矩的测量值与标准值的最大示值误差为0.35N·m,最大相对误差为0.73%。动态扭矩由精密动态扭矩装置进行验证,动态扭矩的测量值与标准值的最大示值误差为0.27N·m,最大相对误差为0.68%。该电机扭矩测试系统可以实时测量开关磁阻电机的动静态扭矩、转速、电流等参数,对电机的扭矩测量提供了一种有效的参考方法。
熊欢[3]2011年在《环形球栅扭矩传感器的数据采集系统设计与研究》文中研究指明扭矩是最能表征传动轴动态性能和工作状态的典型参数之一。扭矩测试技术在各种机械产品的开发研究、质量检验以及故障诊断等方面得到了广泛的应用。利用扭矩测量系统采集实测数据,通过比较分析处理后,即可获得机械主轴的工作状态,实现对机械传动系统动态特性的监测、诊断与控制,从而减少事故的发生,使生产正常进行。因此,扭矩测量一直是国内外学者致力研究的热点之一。随着生产力的发展,扭矩传感器不仅要满足测量精度的要求,同时还需适应例如高温、强腐蚀、强冲击以及强振动等各种恶劣的工业生产环境。论文针对目前国内外对极端环境中机械传动系统的扭矩测量尚无有效解决方案的现状,在国家自然科学基金项目(项目编号:50975300)“基于球对称的交流电磁感应环型阵列器原理研究”和高等学校博士学科点专项科研基金(项目编号:20100191110038)的资助下,对用于极端条件下的环形球栅扭矩传感器开展了较为深入的研究,并重点对环形球栅扭矩传感器的数据采集系统进行了设计与研究,为实现极端环境下机械传动系统扭矩的在线动态测量,进行了较为系统的探索与实验研究,为进一步深入研究极端环境下机械传动系统扭矩测量工作奠定了基础。从工程应用的角度出发,论文首先对环形球栅扭矩传感器的结构和工作原理进行研究,并完成环形球栅扭矩传感器输出信号的相关特性分析;其次,针对环形球栅扭矩传感器的输出信号特点,提出相应的信号处理方法;然后,根据数据采集系统设计原则及参数要求,提出环形球栅扭矩传感器的数据采集系统的总体设计方案,并从信号调理、数据采集、机械主轴、电机控制、以及系统软件设计等方面完成系统详细设计。最后,对系统进行调试与实验,完成实验数据的分析和系统误差分析。论文利用虚拟仪器技术以灵活的软件功能代替固化硬件,简化系统的硬件电路,减少由硬件电路产生的干扰信号的影响,使测量结果更精确,同时提高了系统的可靠性、灵活性、通用性和可扩展性。
肖华[4]2009年在《船舶动力装置轴功率测量方法研究》文中进行了进一步梳理柴油机作为船舶的动力心脏,其工作状态直接反映了船舶动力系统性能和可靠性。通过在线监测与诊断船舶动力系统的运行状态,能够提高船舶的可靠性和降低运营成本。轴功率是船舶动力系统的主要性能参数之一,通过测量轴功率可总体评价船舶动力系统的工作状态。因此,开展船舶动力系统轴功率测量方法的研究具有重要的工程应用价值。本文的研究工作主要有以下几个方面:1)基于磁传感相位差的扭矩测量机理研究,建立磁钢-传感器有限元计算模型,通过仿真计算分析磁钢对磁场分布的影响,分析磁钢非均匀分布特性;2)对扭矩模拟测量试验台进行校中和改造,分析轴系不对中的原因,从材料力学、动力学和校中工艺的角度对轴系进行“合理校中”;3)研制适用于大型低速船舶轴系的基于磁阻效应的相位差式扭矩测量装置,设计加工用于安装测量装置和传感器的部件;设计信号调理电路,选用PXI数据采集系统,开发基于LabVIEW的扭矩模拟测量系统;4)应用扭矩模拟测量系统,在试验台上进行不同相位差的扭矩模拟试验,研究基于磁传感相位差的信号特征值提取方法,并对试验结果进行误差分析。
王登泉[5]2011年在《基于逆磁致伸缩效应的超声电机非接触扭矩测量》文中研究表明由于超声电机的使用日渐广泛,所以对电机的转速和扭矩测量和控制提出了越来越高的要求。近年来,科研工作者多采用挂砝码和测功机的手段来测量超声电机的扭矩,但是以上方案都在测量过程中都要改变电机扭矩输出轴的受力情况,只能实现静态力矩的测试。非接触式旋转轴扭矩测量是扭矩测量的一个重要研究方向,其突破性的发展为不间断、高可靠性、高动态性精确测量扭矩提供了很多优秀的解决方案,同时极大的提高了被测装置控制的准确性。那么,借助非接触扭矩测量方案可以实现实时在线的扭矩检测。本文研究并归纳了主要的非接触式旋转轴扭矩测量方法,最终选取了基于特殊扭矩敏感材料测量扭矩的方案。该方案利用逆磁致伸缩材料的应力敏感性,设计了基于逆磁致伸缩材料的非接触超声电机扭矩测量实验装置,并取得了如下阶段性成果:1、本研究将逆磁致伸材料粘贴在碟形的超声电机转子(转盘)上,应用转子(转盘)对旋转轴应力的放大作用,提高了系统的测量精度和测量范围,并且节省了空间,为扭矩测量装置植入超声电机体内创造了可能。2、利用逆磁致伸缩效应,分析、设计、制作了励磁和检磁探头;并根据磁场理路和霍尔传感器输出信号的特性,设计并调试通过了扭矩信号的信号处理电路和数据采集系统。3、根据扭矩信号检测系统的要求,搭建、编写和调试成功了基于NI-DAQ板卡和Labview软件平台的检测软件。4、在模拟实验的基础上,利用滑动平均滤波器对扭矩信号进行了分析和处理,得到了较好的模拟实验结果。本文对超声电机扭矩的检测做了较为深入的探索,为实现超声电机的非接触扭矩测量提供了一定的技术基础。
贾春林[6]2013年在《微车传动轴传动效率研究及检测分析系统设计》文中提出随着科技的不断发展,汽车正向着高经济性及高效率方向发展,汽车传动效率越来越受到人们的关注。在微车传动系统中,传动轴主要功能是传递来自发动机的动力,并把动力传递给后桥,动力在经过传动轴的过程中,由于万向节等的存在,不可避免的会有能量的损失,因此提高微车传递系统效率是改善汽车能耗性能的措施之一。本文采用集中质量法对微车传动轴系统各部件进行相应的转化,建立了传动轴的数学模型,通过对模型的求解得到了在不同转速下的传动效率值,之后对传动轴系统模型进行了动力学仿真分析,得到其工作时的传动效率,并对比两者之间的曲线图,验证理论分析的吻合性。本文还介绍了轴功率及扭矩的测量方法,采用应变片原理对传动轴所受到的扭矩值进行检测,通过电路连接将检测的应变值送到PS021中,PS021将轴所受的应变转换成时间的变化,通过相关公式得到应变值,从而进一步求出扭矩值,并采用无线发射以及接受模块来完成传动轴扭矩信号的无线传输,再用转速传感器测得速度值,进而得到传动轴的传动效率。最后通过应用开发软件,得到了在不同转速下轴的实际传动效率,根据实测的传动效率,分析微车是否满足设计要求,并将理论计算仿真分析结果与实验测试结果进行比较,验证了理论分析的正确性。
廖航[7]2017年在《钻机柴油机与电动机并车监测系统的研究》文中认为节能减排是我国一项重要的基本国策,同时也是我们落实科学发展观、提高经济的发展质量和效益、增强核心竞争力的基本要求。石油与天然气行业是我国经济的一大支撑点,但由于它的高能耗和高排量,所以也是我国节能减排的重大针对领域之一。柴油机是钻井现场的大型耗能设备,尤其是在需要柴油机与柴油机或者电动机并车驱动的时候。目前国内主要依靠人工分辨增加或减少柴油机的并车数量,这种方法容易造成柴油机功率分配不均而大量消耗能源,开发符合当前需求的并车监测系统对石油与天然气工业的节能减排具有重大影响。本论文在广泛调研的基础上,阐述了并车监测国内外研究现状,总结了当前该领域的发展趋势。设计了基于应变式扭矩传感器的钻机柴油机扭矩监测、基于霍尔式转速传感器的钻机柴油机转速监测和基于Zigbee协议的工程参数无线传输共同组成的监测方案与基于齿轮传动的并车方案,并对系统的硬件和软件做了详细的分析设计。完成了对相关器件的选型及电路原理图的设计与制作,利用IAR Embedded Workbench软件完成了对监测系统和并车系统软件的编程;对使用的传感器进行了标定并完成了实验室内柴油机与电动机并车原理机实验。通过实验室内并车原理机实验验证了方法的正确性和可行性,表明本论文完成的钻机柴油机与电动机并车监测系统理论正确、结构设计合理,达到了实验室内设计指标。论文研究成果具有一定的实用性、应用前景良好,为进一步实用化研究奠定了基础。
赵浩[8]2016年在《一种基于霍尔效应的扭矩传感器》文中提出扭矩的测量对旋转机械在各种载荷下的动态特性研究起着关键的作用,为此,设计了一种基于霍尔效应的扭矩传感器。传感器主要包括传感器轴、内铁心和外铁心,其中内、外铁心分别置于传感器轴的两端,且分别装配永磁磁钢和霍尔传感器。传感器工作时,霍尔传感器通入直流控制电压,永磁体建立恒定磁场,当负载扭矩加载后,传感器轴产生形变,内、外铁心中的霍尔传感器和恒定磁场的相对位置发生变化,霍尔传感器输出与负载扭矩相对应的电信号。最后对传感器进行了标定,结果表明传感器的灵敏度约为31.5 m V/(N·m),非线性误差约为2.49%,迟滞误差约为0.47%,重复性误差约为0.8%。
张鹏[9]2002年在《钻井平台发电机组顺序控制及监控系统的研究》文中研究说明本课题来源于国家经计委立项的《国家高技术产业示范工程项目》的子专题“平台信息系统的研究与开发”，以及国家经贸委立项的《九五国家重大技术引进消化吸收“一条龙” 项目》中的一个子专题：大型FPSO系统的“全封闭高速信息公路自动化网络系统开发”。 本课题开发的电力系统监测软件，是一套实时监测软件，由数据采集模块、数据处理与存储模块、数据库操作模块、网络通讯模块、数据显示模块等功能模块组成。它主要是实现对各类实时信号的采集、处理、存储及显示等功能，既包括对数据采集板进行的底层编程，也包括为了实现通讯功能而采用的网络编程和数据库内容。经验证，本系统软件功能达到要求，系统界面监测内容全面，布局合理，易于操作。 此外，为了丰富监控软件的内容，本课题还研究了相关的发电机组的自动控制系统以及进行了非接触扭矩传感器的实验。其中，发电机组的自动控制是油船综控系统的重要组成部分，意义重大；扭矩是监控软件需要重点监控的信号之一，而非接触扭矩传感器正是当今先进的扭矩测量技术。
刘士国[10]2012年在《面向机械密封试验装置的网络化测控系统》文中研究指明机械密封广泛应用于化工、水利以及船舶等领域，其性能直接影响相关设备的安全性与可靠性。机械密封技术的发展，要求有高性能的机械密封试验装置与之相适应。本课题将虚拟仪器技术及其网络通信技术引入到机械密封性能试验装置设计中，开发了基于虚拟仪器技术的网络化机械密封性能试验装置测控系统。此系统不仅完成了对机械密封性能参数信号的采集、显示、存储与处理，还实现了远程监控与测试数据的网络共享。主要研究工作与结果如下：（1）基于机械密封性能试验的基本原理，结合虚拟仪器网络化技术及测控系统的一般组成结构，提出了网络化机械密封性能试验测控系统的设计流程；（2）依据LabVIEW2009的开发环境特点，讨论了网络化机械密封性能测控系统的构建方案。B/S模式非常灵活，是一种“瘦客户”模式，但是在开发深层次的功能时受限于浏览器通信方式；C/S模式可以充分利用服务器与客户端的硬件资源，但是存在升级困难等缺点；（3）探讨了机械密封性能参数的测量方法与传感器输出信号的种类，完成了测控系统的硬件组装调试。选择了输出浮地信号的传感器和USB总线型采集卡，构建了一个具有强抗干扰能力的差分式测量系统；（4）完成了机械密封性能试验测控软件的开发。基于模块化设计理念，将满足用户功能要求的控制系统划分成多个子程序来实现，在完成各个子VI的编写调试工作后，再由主程序动态调用各子VI，最终实现了系统所需的信号采集、分析、显示和存储等功能；（5）对运转中的机械密封端面温度进行了探索式试验研究。采用指数拟合和多项式拟合两种方法对由热电偶测得的4路温度信号进行曲线拟合，选取误差值小的拟合函数计算出密封端面的温度。试验结果表明：一般工况下，机械密封端面温度与被密封介质的温度基本持平，同时测得的温度信号沿轴向服从多项式函数分布；而在特殊工况下，如干摩擦等工况下端面温度会骤然升高，同时测得的温度信号沿轴向服从指数函数分布；（6）通过对Web、TCP/IP和DataSocket三种技术优缺点的试验比较，最终以DataSocket技术实现了系统的网络化。Web技术无法实现测试数据的进一步处理，TCP/IP技术编程复杂，DataSocket技术不但编程简便，而且易于将读取到的数据进行深入处理。在由DataSocket技术编写的系统中，服务器程序不需直接和客户机通信，只需单独加载一个独立的DataSocket服务器，将数据发送至此服务器上，客户端就可从该服务器读取数据，从而达到远程测试的目标。
参考文献：
[1]. 磁弹性霍尔扭矩测量系统的研究与应用[D]. 武延鹏. 大连理工大学. 2000
[2]. 基于FPGA和STM32的电机动静态扭矩测试系统的研究[D]. 吴召剑. 长沙理工大学. 2016
[3]. 环形球栅扭矩传感器的数据采集系统设计与研究[D]. 熊欢. 重庆大学. 2011
[4]. 船舶动力装置轴功率测量方法研究[D]. 肖华. 武汉理工大学. 2009
[5]. 基于逆磁致伸缩效应的超声电机非接触扭矩测量[D]. 王登泉. 上海交通大学. 2011
[6]. 微车传动轴传动效率研究及检测分析系统设计[D]. 贾春林. 武汉理工大学. 2013
[7]. 钻机柴油机与电动机并车监测系统的研究[D]. 廖航. 西南石油大学. 2017
[8]. 一种基于霍尔效应的扭矩传感器[J]. 赵浩. 传感技术学报. 2016
[9]. 钻井平台发电机组顺序控制及监控系统的研究[D]. 张鹏. 大连理工大学. 2002
[10]. 面向机械密封试验装置的网络化测控系统[D]. 刘士国. 南京林业大学. 2012
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