[发明专利]一种基于莫尔条纹原理的高分辨驱动轴扭矩传感系统

说明书

本发明公开一种基于莫尔条纹原理的高分辨驱动轴扭矩传感系统，涉及传感技术领域，一种基于莫尔条纹原理的高分辨驱动轴扭矩传感系统，包括第一轴套、固定支杆、圆环板、第二轴套、一个光信号发收模块、信号处理模块。本发明提供的技术方案能够实现对发动机输出扭矩的高分辨实时监测，能及时反馈发动机或电机的运行状态，检测出可能存在故障的运行状态，故而提升安全性能；本发明的优点在于只用一套莫尔条纹光栅对就实现了对驱动轴扭矩的监测，安装难度低、易集成、监测分辨率高、时延小，同时还具备了环境温度和噪声的监测；监测准确不易受干扰，尤其适应于无人操控、远测操控时代。

技术领域

本发明涉及传感技术领域，尤其涉及一种基于莫尔条纹原理的高分辨驱动轴扭矩传感系统。

背景技术

在汽车传感领域，汽车扭矩传感是一项重要应用。当汽车发动机输出不同的扭矩施加到汽车的驱动轴上，改变汽车的运动状态，汽车驱动轴会由于惯性而产生微小的形变，通过扭矩传感器对驱动轴的扭矩的检测，能及时反馈汽车发动机的运行状态，检测出可能存在的故障，故而提升汽车运动时的安全性能。

在一种现有的应用于汽车扭矩传感的接触型应变式传感器中，将专用的测扭应变片用应变胶粘贴在被测弹性轴上，并按照一定的排列方式组成应变桥，当驱动轴在受扭力作用时产生微小应变，贴在轴上的应变片会发生相应的变形，从而使应变片的阻值发生改变，通过测试该弹性轴受扭的电信号，则可以解调出对应的扭矩信号。应变片的电压输入和电信号的输出则通过导电滑环来实现，然而由于导电滑环属于磨擦接触，存在接触部位摩擦阻力和接触零件的磨损发热等问题，限制了旋转轴的转速及导电滑环的使用寿命；此外由于接触不绝对稳定引起的信号波动，易造成测量误差大等问题。

在一种现有的应用于汽车扭矩传感的基于莫尔条纹原理的传感器中，将两组莫尔条纹传感器安装在驱动轴两侧，每组莫尔条纹传感器包括光源、指示光栅盘、主光栅盘、检测透射的摩尔条纹的光电探测器。当驱动轴受扭矩作用时，两端莫尔信号存在相位差，通过测量莫尔条纹相位差来求扭转角，从而计算出扭矩。该方案中每一组的激光发射端与莫尔条纹探测器在光栅盘的不同端而不能集成为同一模块， 对于两组莫尔条纹传感器的同步性要求也很高，包括信号采集、处理的同步性以及传感器安装的精度等等；此外，电信号的发送存在一定的时延。

发明内容

为了现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于莫尔条纹原理的高分辨驱动轴扭矩传感系统，在不改变被监测系统原有结构的基础上，实现可靠持久的发动机扭矩的实时监测。

为实现上述目的，本发明提供一种基于莫尔条纹原理的高分辨驱动轴扭矩传感系统。

一种基于莫尔条纹原理的高分辨驱动轴扭矩传感系统，包括第一轴套、固定支杆、圆环板、第二轴套、光信号发收模块、信号处理模块；

被监测的系统为驱动轴；

所述第一轴套和所述固定支杆4用于固定所述圆环板。

所述圆环板上刻有指示光栅；

所述第二轴套上刻有主光栅；

所述光信号发收模块用于输出扭矩传感所需的探测光并接收经过所述圆环板后被所述第二轴套反射的信号光；

所述信号处理模块用于处理、分析和显示来自所述光信号发收模块的光信号。

所述第一轴套和所述第二轴套可以是一种商用的轴套；

所述固定支杆可以是一种硬质金属材料制成的支杆；

所述圆环板可以是一种透明玻璃板；

所述第二轴套表面镀有反光材料涂层；

所述光信号发收模块中的光源部件发射探测光；透镜部件接收信号光，并通过光纤将光信号传输至所述信号处理模块再通过探测器的光电转换给予所测得扭矩的显示。