基于環(huán)形球柵的扭矩測(cè)量原理與方法研究.pdf

1、扭矩是反映機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)性能的最典型的機(jī)械量之一。利用合適的扭矩傳感器及測(cè)量方法，對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的扭矩進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)于保障整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定安全的運(yùn)行具有十分重要的意義。研究適合于高溫、強(qiáng)沖擊、多灰塵等極端環(huán)境下的數(shù)字式扭矩測(cè)量原理與方法，可將輸入的機(jī)械量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字量，與計(jì)算機(jī)連接構(gòu)成測(cè)量、控制系統(tǒng)，易于實(shí)現(xiàn)扭矩的自動(dòng)測(cè)量與控制。由于其研究的重大意義及廣闊的應(yīng)用前景，正日益受到國(guó)內(nèi)外的高度重視，是目前國(guó)內(nèi)外關(guān)注的熱點(diǎn)之一。
　

2、　 論文首先簡(jiǎn)述了扭矩測(cè)量及系統(tǒng)的發(fā)展歷史，在此基礎(chǔ)上對(duì)扭矩測(cè)量的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、應(yīng)用及發(fā)展動(dòng)向進(jìn)行了綜述性的分析與評(píng)論。從而引出了論文的主要研究?jī)?nèi)容，即“基于環(huán)形球柵的扭矩測(cè)量原理與方法研究”。
　　 論文對(duì)扭矩的定義進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹；對(duì)轉(zhuǎn)角式扭矩測(cè)量原理進(jìn)行了概述；重點(diǎn)對(duì)環(huán)形球柵扭矩系統(tǒng)的核心部件，即環(huán)形球柵的結(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了討論，建立了相應(yīng)的直流激勵(lì)模型和交流激勵(lì)模型；在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了基于環(huán)形球柵的扭矩測(cè)量系統(tǒng)模型，并

3、對(duì)其扭矩測(cè)量原理進(jìn)行了較為深入的分析與研究；針對(duì)傳感器調(diào)制信號(hào)幅度較小的問題，對(duì)傳感器結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方案進(jìn)行了分析和討論。
　　 論文的一項(xiàng)重要工作是對(duì)環(huán)形球柵傳感器輸出信號(hào)的解調(diào)方法進(jìn)行了深入的分析研究，利用小波分析和自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的原理，構(gòu)建用于解調(diào)的小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，在LabVIEW中編程實(shí)現(xiàn)，并利用該模型對(duì)環(huán)形球柵傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行解調(diào)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明構(gòu)建的小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)環(huán)形球柵傳感器輸出信號(hào)的解調(diào)效果明顯；為提高小波網(wǎng)絡(luò)的

4、收斂性能，采用遺傳算法對(duì)小波網(wǎng)絡(luò)的初始權(quán)值進(jìn)行優(yōu)化。
　　 論文的另一項(xiàng)重要工作是對(duì)扭矩傳感器輸出信號(hào)的相位差測(cè)量原理，即過零點(diǎn)法、相關(guān)法以及頻譜法進(jìn)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(cè)量方法。通過對(duì)相關(guān)法、頻譜分析法和基于回歸模型的方法進(jìn)行測(cè)量實(shí)驗(yàn)，得到相關(guān)法在頻率較高時(shí)，測(cè)量結(jié)果與頻率呈非線性，而頻譜法和回歸方法的測(cè)量結(jié)果和頻率大小呈線性關(guān)系的重要結(jié)論，從而可以通過線性函數(shù)來模擬測(cè)量結(jié)果和頻率之間的關(guān)系，達(dá)到

5、消除系統(tǒng)誤差的目的。此外，為降低測(cè)量結(jié)果的隨機(jī)波動(dòng)，利用S-G濾波器和零相位濾波器對(duì)相位差的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行平滑處理，其效果明顯。
　　 論文還對(duì)基于環(huán)形球柵的扭矩測(cè)量原理和方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析研究。論文提出的環(huán)形球柵扭矩測(cè)量原理，通過測(cè)量環(huán)形球柵扭矩測(cè)量系統(tǒng)中的兩個(gè)傳感器輸出信號(hào)之間的相位差，獲得扭轉(zhuǎn)角，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)扭矩的測(cè)量。利用研制的環(huán)形球柵傳感器，和LabVIEW軟件平臺(tái)及計(jì)算機(jī)，構(gòu)建了基于環(huán)形球柵的扭矩測(cè)量系統(tǒng)。為確保扭轉(zhuǎn)角的