电阻应变式转矩转速测量仪

　　一、引　　言

　　新型电机的研制,新产品的试制都要进行转矩测量。因此,在旋转电机中,对转矩进行精确的测量是极为重要的,对研究电机的动态过程来说,进行转矩测量也是十分必要的。

　　电机转矩测量设备和测试方法种类很多,就一般中小型电机来说,有机械测功机、涡流测功机、磁粉测功机、电机测功机等。但这些测功机只适用于测量静态和稳态力矩。数字式转矩转速仪与“转矩—相位差”变换型传感器相配合,可实现稳态和动态力矩的测量,这是一种较好的测功设备。但“转矩—相位差”变换型传感器比较复杂,低速时还需启动一台小型的异步机拖动旋转。因此价格较贵。数字式转矩转速仪采用了数字电路,线路复杂体积大,加上集成块质量不好,常出故障。因此,一种测量准确,耐用价廉的测功机仍然是人们研究的课题。

　　众所周知,利用电阻应变片可以间接测量机械变形、扭矩和弯矩。它是应力及机械测量中应用最广泛的方法。用电阻应变法测量电机的转矩是一种比较简单方便的方法。由于电阻应变片是粘贴在旋转轴上的,向电桥供电和从桥路输出信号,用传统的方法都必须通过导电滑环。电刷和滑环之间的接触电阻会给测量带来较大的误差。因此不适用于高速旋转和转轴振动较大的场合,限制了这种方法在电机转矩测量中的应用。在我们研究的电阻应变式转矩传感器中,向电桥供电及电刷与滑环接触电阻产生测量误差的问题已得到比较圆满的解决。扫除了用电阻应变法测量高速旋转电机转矩的障碍。与之配套使用的转矩转速测量仪,采用了微型计算机处理数据,不但测量准确,而且使转矩转速测量更容易实现自动化。这套测量仪称为电阻应变式转矩转速测量仪。

　　二、主要结构和工作原理

　　该仪器由电阻应变式转矩传感器和转矩转速测量仪两大部分组成。电阻应变式转矩传感器的结构如图1所示。图中从左至右主要部件有前轴、前轴承、弹性皮带轮、后轴、后轴承和后盖。前轴有两个轴伸,左端轴伸通过联轴器与被测电机相连,右端直接与弹性皮带轮连接。弹性皮带轮的外表就是一个皮带轮,内部是一个弹性轮,其中有由电阻应变片组成的测量电桥。后轴上安装有旋转电路及旋转高频变压器的副边,为了布线的需要开有一个中心孔和若干个径向孔。后盖装有旋转高频变压器的原边和静止电路,并有插座引入电源和输出信号。转矩转速测量仪是一台单片机,附有键盘输入数据,有两个显示器分别显示转矩和转速的数值。

　　用该仪器测量电动机的转矩时,电动机通过联轴器与转矩传感器相连,弹性皮带轮和负载之间用皮带传动。给电动机加载时,弹性轮发生变形,贴在其上的电阻应变测量桥有电压输出,经电子线路转换成电脉冲信号,通过位于旋转变压器中心孔的光电耦合元件送出,经静止的电子线路放大整形后送往单片机处理,显示器把转矩数据值显示出来。光电传感器同时产生转速脉冲信号,经静止的电子线路放大整形后也送往单片机处理,在转速显示器上显示出来。