基于環(huán)形球柵的扭矩測量原理與方法研究.pdf

1、扭矩是反映機械傳動系統(tǒng)性能的最典型的機械量之一。利用合適的扭矩傳感器及測量方法，對機械傳動系統(tǒng)的扭矩進行實時監(jiān)測，對于保障整個傳動系統(tǒng)穩(wěn)定安全的運行具有十分重要的意義。研究適合于高溫、強沖擊、多灰塵等極端環(huán)境下的數(shù)字式扭矩測量原理與方法，可將輸入的機械量轉換成相應的數(shù)字量，與計算機連接構成測量、控制系統(tǒng)，易于實現(xiàn)扭矩的自動測量與控制。由于其研究的重大意義及廣闊的應用前景，正日益受到國內(nèi)外的高度重視，是目前國內(nèi)外關注的熱點之一。
　

2、　 論文首先簡述了扭矩測量及系統(tǒng)的發(fā)展歷史，在此基礎上對扭矩測量的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、應用及發(fā)展動向進行了綜述性的分析與評論。從而引出了論文的主要研究內(nèi)容，即“基于環(huán)形球柵的扭矩測量原理與方法研究”。
　　 論文對扭矩的定義進行了簡要介紹；對轉角式扭矩測量原理進行了概述；重點對環(huán)形球柵扭矩系統(tǒng)的核心部件，即環(huán)形球柵的結構和數(shù)學模型進行了討論，建立了相應的直流激勵模型和交流激勵模型；在此基礎上設計了基于環(huán)形球柵的扭矩測量系統(tǒng)模型，并

3、對其扭矩測量原理進行了較為深入的分析與研究；針對傳感器調(diào)制信號幅度較小的問題，對傳感器結構的優(yōu)化方案進行了分析和討論。
　　 論文的一項重要工作是對環(huán)形球柵傳感器輸出信號的解調(diào)方法進行了深入的分析研究，利用小波分析和自適應神經(jīng)網(wǎng)絡的原理，構建用于解調(diào)的小波神經(jīng)網(wǎng)絡模型，在LabVIEW中編程實現(xiàn)，并利用該模型對環(huán)形球柵傳感器的輸出信號進行解調(diào)實驗，結果表明構建的小波神經(jīng)網(wǎng)絡對環(huán)形球柵傳感器輸出信號的解調(diào)效果明顯；為提高小波網(wǎng)絡的

4、收斂性能，采用遺傳算法對小波網(wǎng)絡的初始權值進行優(yōu)化。
　　 論文的另一項重要工作是對扭矩傳感器輸出信號的相位差測量原理，即過零點法、相關法以及頻譜法進行了分析研究，并提出了基于多元線性回歸模型的相位差測量方法。通過對相關法、頻譜分析法和基于回歸模型的方法進行測量實驗，得到相關法在頻率較高時，測量結果與頻率呈非線性，而頻譜法和回歸方法的測量結果和頻率大小呈線性關系的重要結論，從而可以通過線性函數(shù)來模擬測量結果和頻率之間的關系，達到

5、消除系統(tǒng)誤差的目的。此外，為降低測量結果的隨機波動，利用S-G濾波器和零相位濾波器對相位差的測量結果進行平滑處理，其效果明顯。
　　 論文還對基于環(huán)形球柵的扭矩測量原理和方法進行了實驗分析研究。論文提出的環(huán)形球柵扭矩測量原理，通過測量環(huán)形球柵扭矩測量系統(tǒng)中的兩個傳感器輸出信號之間的相位差，獲得扭轉角，從而實現(xiàn)對扭矩的測量。利用研制的環(huán)形球柵傳感器，和LabVIEW軟件平臺及計算機，構建了基于環(huán)形球柵的扭矩測量系統(tǒng)。為確保扭轉角的