[实用新型]一种车辆传动轴的无源低功耗扭矩传感器

说明书

本实用新型涉及一种车辆传动轴的无源低功耗扭矩传感器，包括应变片、连接导线、信号处理与低功耗发射模块、蓄能器和供电模块；供电模块包括安装外壳、压电材料、离心磁力块、电源导线、感应线圈和弹簧；安装外壳随车辆传动轴旋转，供电模块的发电方式有两种：一是通过离心磁力块在旋转离心运动和振动的作用下碰击压电材料产生电流；二是利用离心磁力块在径向运动时被感应线圈切割磁感线产生电流。本实用新型实现了扭矩传感器的无源供电、信号无线发射和低能耗信号传输，可以进行长时间扭矩信号采集；满足汽车、拖拉机等车辆中轴类零件测试的需要，尤其是面对拖拉机田间作业的情况下，为车辆传动轴的载荷谱长时间采集和长期故障监测提供保障。

技术领域

本实用新型属于传感器测量领域，具体地涉及一种车辆传动轴的无源低功耗扭矩传感器。

背景技术

扭矩传感器在汽车、拖拉机、工程车辆等车辆领域的可靠性、耐久性测试中应用非常广泛。车辆传动轴扭矩测试主要有两个目的：第一是研究车辆的加速性能、爬坡性能和动力匹配等动力特性；第二是应用在道路载荷谱采集试验和台架疲劳试验，研究车辆的疲劳耐久性。

根据测试原理，扭矩传感器可分为应变式、转角相位差式和磁电式等。其中，应变式扭矩传感器是国内外技术最成熟、应用最广泛的一种。随着新技术的发展，近年来出现了光纤式、无线无源声表面波(SAW)式、激光多普勒式等新型扭矩传感器。

然而，扭矩传感器在电源供电和信号无线传输等方面仍存在问题。

国内的无线扭矩传感器多采用电池供电、信号发信器功耗高，且体积大、安装不方便；充电式扭矩传感器供电时间短，不适用于长时间测试。国外的传感器产品包括滑环式和无线遥测式扭矩传感器，滑环式扭矩传感器因导电滑环和碳刷之间的磨损发热影响使用寿命、测量精度。除上述方式之外，旋转变压器的供电方式对现场环境的使用安装要求高；射频耦合的方式需要解决耦合效率、稳定性等问题。

目前，大多数扭矩传感器常用于机械设备的工业监控。如中国发明专利申请(申请号：201210118608.5)公开了一种应变式无线传感器，提出了扭矩-转速测试系统完善的解决方案，但无源供电的问题没有解决且通信模块的功耗相对较高，无法完成长时间测试。考虑到扭矩传感器的供电和无线传输等问题，国内没有合适的产品能够满足像拖拉机等非道路车辆在恶劣田间作业下进行长时间数据采集和动力系统故障监测。

发明内容

针对上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种车辆传动轴的无源低功耗扭矩传感器，能够满足汽车、拖拉机等车辆中轴类零件测试的需要，解决传感器供电、低功耗无线传输、长时间测试的问题，尤其为拖拉机田间作业载荷谱采集和故障监测提供有力工具。

为了实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种车辆传动轴的无源低功耗扭矩传感器，设置在车辆传动轴1上，该扭矩传感器包括应变片2、连接导线3、信号处理与低功耗发射模块4、蓄能器5和供电模块6。

所述应变片2沿车辆传动轴1的轴线粘贴在车辆传动轴1上；所述信号处理与低功耗发射模块4、蓄能器5和供电模块6分别固接在车辆传动轴1上；其中，信号处理与低功耗发射模块4和蓄能器5缠绕在车辆传动轴1上；所述应变片2与信号处理与发射模块4之间、信号处理与低功耗发射模块4与蓄能器5之间、蓄能器5与供电模块6之间均通过连接导线3连接。