[实用新型]基于ZIGBEE无线通信的旋转轴扭矩动态测量系统

说明书

技术领域

本实用新型属于测试测量技术领域，涉及一种基于ZIGBEE无线通信的旋转轴扭矩动态测量系统，可用于各种旋转轴的扭矩测量。

背景技术

旋转轴是各种动力设备的重要构件，主要用来传递扭矩。旋转轴扭矩的测量对旋转轴运行状态的监测和旋转轴的优化设计具有重要意义。

根据信号传输的方式不同，旋转轴扭矩测量可分为有线方式和无线方式。目前，有线方式以导电环形式为代表，无线方式以环形变压器耦合形式为代表。无论采用导电环形式，还是环形变压器耦合形式，旋转轴扭矩测量均需要复杂的信号传输装置，可靠性较差，成本较高。

根据测量原理的不同，旋转轴扭矩测量主要分为相位差法和应变法。相位差法是根据旋转轴两截面之间的相对转动角来推求扭矩。该方法高度依赖系统安装精度，扭矩测量精度难以保证，目前已较少使用。应变法是根据旋转轴表面的应变推求旋转轴的扭矩。该方法测量精度较高，是目前扭矩测量的主要方式。

经专利检索，目前旋转轴扭矩测量方法主要有：

中国专利申请号：201110366679.2，专利名称：一种基于光纤的旋转轴扭矩非接触动态测量系统。该专利属于相位差法，在旋转轴上相隔一定间距的两段面处加工条纹色标，旋转轴在扭矩作用下，两条纹色标会产生相位差，光纤获取此相位差后，即可求得旋转轴上的扭矩。其不足之处有：光纤及支架的安装较复杂，且需较大安装空间；条纹色标的加工精度要求高，且易受附着物的影响。

中国专利申请号：200410017197.6，专利名称：基于视觉的低速旋转轴的扭矩测量装置。该专利采用导电环传输信号，在旋转轴上加工一轴向发光标志线，旋转轴在扭矩作用下，标志线产生扭转，再由固定在旋转轴上的同速跟踪观测系统获取标志线的图像，根据标志线的变形推求旋转轴的扭矩。其不足之处有：采用导电环传输信号可靠性较差，成本较高；发光标志线且易受附着物的影响，成像质量不可靠。

中国专利申请号：99103344.2，专利名称：激光动态扭矩测量仪。该专利由激光发射器、光学反射器、激光接收器、信号检测系统组成，激光发射器发射两束激光照射在光学反射镜上，反射激光束被激光接收器接收，产生两列光电信号，信号检测系统测量这两列信号的相位差及其周期，微机系统根据这些测量数据计算旋转轴的扭矩。其不足之处有：激光发射器、反射镜、激光接收器安装精度要求较高，且需较大的安装空间；信号检测装置较复杂，易受环境光影响，可靠性不高。

发明内容

本实用新型针对现有旋转轴扭矩测量方法存在的不足，提供一种基于ZIGBEE无线通信旋转轴扭矩动态测量系统。本实用新型采用基于ZIGBEE协议的无线通信方式传输信号，避免了导电环和环形变压器传输信号的不足；采用应变桥直接测量旋转轴表面的应变，确保了测量精度，且易于安装。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

基于ZIGBEE无线通信的旋转轴扭矩动态测量系统，由下位机和上位机组成，下位机安装于旋转轴上，随轴旋转，上位机置于旋转轴外的静止位置，下位机与上位机之间通过ZIGBEE协议进行无线通信。上位机向下位机发送控制指令，并接收下位机发送的扭矩测量结果；下位机接收上位机发送的控制指令，并向上位机发送扭矩测量结果；上位机控制下位机测量旋转轴扭矩，并接收测量结果。

进一步，所述下位机包括电源模块、应变桥模块、信号调理模块、信号采集模块、下位机微控制器模块和下位机ZIGBEE通信模块；应变桥模块与信号调理模块相连，信号调理模块与信号采集模块相连，信号采集模块与下位机微控制器模块相连，下位机微控制器模块与下位机ZIGBEE通信模块相连。

所述电源模块包括电池和多个稳压芯片；电池通过稳压芯片为应变桥模块、信号调理模块、信号采集模块、下位机微控制器模块和下位机ZIGBEE通信模块供电。

所述信号采集模块可以是独立的信号采集芯片或芯片内部集成的信号采集模块。

所述下位机微控制器模块可以是独立的微控制器芯片或芯片内部集成的微控制器模块。

所述下位机ZIGBEE通信模块可以是独立的ZIGBEE通信芯片或芯片内部集成的ZIGBEE通信模块。

进一步，所述上位机包括人机接口模块、上位机微控制器模块和上位机ZIGBEE通信模块，人机接口模块与上位机微控制器模块相连，上位机微控制器模块与上位机ZIGBEE通信模块相连。

所述人机接口模块可以是键盘和显示器或带有串口的计算机。

所述键盘和显示器与上位机微控制器模块相连，键盘触发扭矩测量控制指令，显示器显示扭矩测量结果。