[发明专利]基于信号变换的频率失真校正式数字化应变式扭矩传感器

说明书

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，具体是指基于信号变换的频率失真校正式数字化应变式扭矩传感器。

背景技术

现有应变式扭矩传感器技术中，通常采用模拟电路处理应变片输出的电信号，将其转换为成比例的线性模拟量输出信号，如电压、电流或频率脉冲信号。然而，模拟信号在经过处理后容易出现失真的现像，并且其信号转换的效率低，从而影响其信号输出的连贯性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有应变式扭矩传感器其模拟信号在经过处理后容易出现失真且信号转换的效率低的缺陷，提供一种基于信号变换的频率失真校正式数字化应变式扭矩传感器。

本发明的目的通过下述技术方案实现：基于信号变换的频率失真校正式数字化应变式扭矩传感器，其包括齿盘U，光电开关S，定子系统，旋转变压器T1，旋转变压器T2，以及转子系统；所述光电开关S的一端与齿盘U相连接、另一端则与定子系统相连接，旋转变压器T1的原边与定子系统相连接、其副边则与转子系统相连接，旋转变压器T2的原边与转子系统相连接、其副边则与定子系统相连接。

进一步的，所述转子系统由整流器K，与整流器K相连接的应变电阻电桥，与应变电阻电桥相连接的信号变换单元，以及同时与整流器K和信号变换单元相连接的信号放大器P2组成；所述整流器K还与旋转变压器T1的副边相连接，信号放大器P2还与旋转变压器T2的原边相连接。

所述信号变换单元由放大器P3，与非门A1，与非门A2，N极与放大器P3的正极相连接、P极则形成该信号变换单元的输入端的二极管D1，正极与二极管D1的P极相连接、负极则经电位器R2后与放大器P3的负极相连接的电容C1，与电容C1相并联的电阻R1，以及N极与放大器P3的负极相连接、P极则经倒相放大器A3后与与非门A1的正极相连接的二极管D2组成；所述电容C1的负极与电位器R2的控制端相连接；所述与非门A2的负极与放大器P3的输出端相连接，其正极则与与非门A1的输出端相连接，其输出端则与与非门A1的负极相连接的同时形成该信号变换单元的输出端。

所述定子系统由DC/DC单元，与DC/DC单元相连接的功率放大器P1，与功率放大器P1相连接的ARM微控制器，分别与ARM微控制器相连接的RS485通信接口和信号转换电路，以及分别与信号转换电路相连接的频率失真校正电路以及转速信号调理单元组成；所述的功率放大器P1还与旋转变压器T1的原边相连接，频率失真校正电路还与旋转变压器T2的副边相连接，转速信号调理单元还与光电开关S相连接。

所述频率失真校正电路由三极管VT1，三极管VT2，三极管VT3，一端与三极管VT1的基极相连接、另一端则形成该频率失真校正电路输入端的电阻R3，负极与三极管VT1的集电极相连接、正极则顺次经电阻R5和电阻R4后接地的电容C2，一端与三极管VT1的发射极相连接、另一端接地的电阻R6，一端与电容C2的正极相连接、另一端则经电阻R8后接地的电阻R7，一端与三极管VT2的基极相连接、另一端则与三极管VT3的集电极相连接的电阻R9，串接在三极管VT3的集电极和基极之间的电容C3，P极与三极管VT3的集电极相连接、N极接地的二极管D3组成；所述三极管VT1的基极与电阻R5和电阻R4的连接点相连接，其发射极则与三极管VT3的基极相连接，其集电极则与三极管VT2的集电极相连接；所述三极管VT2的发射极接地，其基极则与电阻R7和电阻R8的连接点相连接；所述三极管VT3的发射极接地，其集电极则形成该频率失真校正电路的输出端。

所述信号转换电路由三极管VT4，三极管VT5，三极管VT6，正极经二极管D6后与三极管VT4的基极相连接、负极则形成该信号转换电路的输入端的极性电容C4，与极性电容C4相并联的电阻R10，负极与极性电容C4的负极相连接、正极则经二极管D4后与三极管VT5的基极相连接的极性电容C7，与极性电容C7相并联的电阻R11，串接在三极管VT5的基极和发射极之间的电容C6，正极顺次经电阻R15、电阻R14以及电阻R12后与三极管VT4的发射极相连接、负极则经电阻R16后与三极管VT5的集电极相连接的电容C5，N极与三极管VT6的发射极相连接、P极则与三极管VT4的发射极相连接的二极管D5，以及一端与电阻R12和电阻R14的连接点相连接、另一端则与三极管VT4的集电极相连接的电阻R13组成；所述三极管VT4的集电极与三极管VT6的基极相连接，其发射极则形成该信号转换电路的输出端；所述三极管VT6的集电极与电阻R14和电阻R15的连接点相连接。

所述的放大器P3为LF356BI型运算放大器。