[发明专利]一种基于WIFI及数据推送方式的转轴力矩遥测方法

摘要

本发明提供一种基于WIFI及数据推送方式的转轴力矩遥测方法，包括固定在转轴上一起旋转的旋转测量部分、基于WIFI无线路由的固定接收部分、固定在转轴上的环形旋转发射系统、套在发射天线外部的固定环形接收天线系统以及带实时充电的锂电池供电单元。遥测方法包括力矩测量传感器单元、数据放大、A/D转换、传输、处理及应用、数据推送方式、数据的发射与接收、实时充电的锂电池供电单元。本发明测量方法简单有效，具有数据主动推送、同心圆环形天线系统保证WIFI数据稳定、带实时充电的电源系统提供可靠供电等特点，可有效解决滑环接触电阻的影响及水银对环境造成的污染问题，提高旋转轴扭矩直接测量系统的准确度，降低系统成本。

主权项

一种基于WIFI及数据推送方式的转轴力矩遥测方法，其特征在于，包括固定在转轴上一起旋转的旋转测量部分、基于WIFI无线路由的固定接收部分、固定在转轴上的环形旋转发射系统、套在发射天线外部的固定环形接收天线系统以及带实时充电的锂电池供电单元；旋转测量部分由传感器单元、信号放大器、A/D转换、单片机、无线网卡及锂电池供电系统组成；基于WIFI无线路由的固定接收部分由WIFI路由器、WEB服务器及应用客户端组成；旋转测量部分的无线网卡天线是由套在转轴上的同心圆环形天线，通过绝缘层固定在转轴上一起旋转；WIFI路由器的固定环形天线套在无线网卡天线的外部固定不动；带实时充电的锂电池供电系统由220V电源通过滑环给锂电池充电，为旋转测量部分提供长期使用所需的电源；其具体遥测方法为：(1)力矩测量传感器单元、数据放大、A/D转换、传输、处理及应用力矩测量传感器单元采用沿45°方向贴在转轴上的电阻应变计组成的电桥系统；由材料力学可知，收到纯扭矩的转轴的截面上，受力状况与位置有关，在45°方向的各点受力最大，此为主应力σ方向，而且主应力σ在数值上等于最大剪应力；主应力σ通过应变计测量，沿转轴45°及135°方向粘贴的应变计组成全桥；电桥的输出电压ΔU与应变ε成正比，所测的应变ε与转轴的扭矩M有下列关系：ϵ=1+μEσ=1+μEWM]]>式中：μ和E分别为转轴材料的泊松比和弹性模量；W为转轴截面的抗扭模量，若转轴直径为D，则M=πED316(1+μ)ϵ]]>通过上式可由测得的应变ε换算出转轴的扭矩M的大小，应变ε与测量电桥的输出电压ΔU成正比，即ε＝kΔU式中：k为标定系数，采用在标准的等强度梁上贴同样的应变计组成全桥，在同样的系统中进行标定获得；应变计测量扭矩的数学表达式为：M=kπED316(1+μ)ΔU]]>当测量扭矩特别是动态扭矩时，由于应变计和相应的电路要和转轴一起旋转，因此输出方式采用基于WIFI及数据推送方式的无线遥测方法进行；数据放大采用通用信号隔离变送器完成；数据采集由单片机的A/D转换芯片完成；数据传输由基于单片机的串口RS232‑无线网卡转换电路采用数据推送方式进行；数据发射和接收由基于无线路由器构成的局域网完成；(2)数据推送方式数据推送方式是由单片机定时将测量数据主动通过无线WIFI网络上传到数据库服务器中，供应用客户端使用；(3)数据的发射与接收数据的发射与接收基于无线WIFI网络，由固定在转轴上的环形旋转发射天线和套在发射天线外部的固定环形接收天线完成；(4)实时充电的锂电池供电单元供电系统由充电部分、锂电池及电源转换系统三部分组成；220V电源通过滑环给锂电池充电，为旋转测量部分提供长期使用所需的电源。