[发明专利]基于磁力效应扭矩传感器的信号检测方法

说明书

一种基于磁力效应扭矩传感器的信号检测方法，是在基于光纤光栅的扭矩测量系统上实现，包括：对励磁线圈骨架上的励磁线圈通入电流，对弹性轴进行轴向磁化，使得弹性轴的轴体内部的磁矩朝着轴向转动；通过扭矩测量系统中的扭矩加载装置对弹性轴施加扭矩；将霍尔检测电路固定在弹性轴的表面，检测弹性轴的磁化强度矢量方向改变量，将所述的磁化强度矢量方向改变量换成电压的变化量，从而得到弹性轴的扭矩与磁化强度矢量方向改变量数学模型。本发明通过建立磁化强度矢量方向变化与扭矩之间的数学模型，最终获得扭矩的测量值。本发明能够突破现有的扭矩测量技术局限性，并且其能够在恶劣环境下进行测量，适用于船舶、航空航天等领域。

技术领域

本发明涉及一种信号检测方法。特别是涉及一种基于磁力效应扭矩传感器的信号检测方法。

背景技术

随着现代科学技术的迅猛发展，扭矩测量技术已充分引起人们的重视，成为测试技术的一个新分支。扭矩是一个可以综合反映机械特征的机械量，是机械工程中的重要参数，也是传动轴的基本载荷形式之一。现有的扭矩测量方法主要包括应变式、压电式、力磁式与光弹式等，各个方法都有其特有的优势，但也存在各自的缺点，适合的应用领域也各有不同。因此，研究一种适合在恶劣环境下使用且精度高的测量方法是十分有必要的。

基于磁弹式的扭矩传感装置作为工业生产现场的扭矩测量装置，其输出功率大、安装维修简单、抗干扰能力强、耐用性好、能够实现非接触测量，容易向小型化发展、特别适合于扭矩的在线检测。因而比较适合应用于船舶、钢铁、石油钻机数控等领域。此前，所采用磁弹式测量扭矩的方法都是线圈检测铁磁材料磁导率的方法，具有以下缺点：1、线圈检测磁导率的方法需要在弾性轴外围安装检测线圈且其检测的是±45°方向上的磁导率变化，不具有对称性；2、利用线圈检测磁导率的方法，其线圈的互感现象，影响测量效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够实现恶劣环境下的扭矩测量的基于磁力效应扭矩传感器的信号检测方法。

本发明所采用的技术方案是：一种基于磁力效应扭矩传感器的信号检测方法，是在扭矩测量系统上实现，包括如下步骤：

1)对励磁线圈骨架上的励磁线圈通入电流，对弹性轴进行轴向磁化，使得弹性轴的轴体内部的磁矩朝着轴向转动；

2)通过扭矩测量系统中的扭矩加载装置对弹性轴施加扭矩；

3)将霍尔检测电路固定在弹性轴的表面，检测弹性轴的磁化强度矢量方向改变量，将所述的磁化强度矢量方向改变量换成电压的变化量，从而得到弹性轴的扭矩与磁化强度矢量方向改变量数学模型：

M＝1.46527T+1071.9379

式中，M为磁化强度矢量方向改变量，T为扭矩。

步骤1)所述的利用励磁线圈骨架包括有：用于装入弹性轴的弹性轴套筒、分别对称的一体连接在所述弹性轴套筒两侧的线圈骨架，两个所述的线圈骨架上形成有与所述的弹性轴套筒相连通的通孔，所述弹性轴套筒上缠绕有励磁线圈。

步骤3)所述的霍尔检测电路包括有：电压源、第一稳压芯片、霍尔器件、第二稳压芯片、放大器和滤波电路，其中，所述的电压源分别连接所述第一稳压芯片和第二稳压芯片的电源输入端，所述第一稳压芯片的信号输出端连接所述霍尔器件，所述霍尔器件和第二稳压芯片的信号输出端分别连接所述放大器的信号输入端，所述放大器的信号输出端连接所述滤波电路的信号输入端，所述滤波电路的信号输出端构成整体输出端。

本发明的扭矩测量的基于磁力效应扭矩传感器的信号检测方法，以对轴施加扭矩为研究对象，研究扭矩作用下，轴体材料的畴壁断裂以及移动引起磁化强度矢量方向改变，通过建立磁化强度矢量方向变化与扭矩之间的数学模型，最终获得扭矩的测量值。本发明能够突破现有的扭矩测量技术局限性，并且其能够在恶劣环境下进行测量，适用于船舶、航空航天等领域。

附图说明