基于LabVIEW谱分析法求转轴扭矩的原理研究

　　测量转轴扭矩的基本方法有平衡力法、能量转换法和传递法。平衡力法是利用平衡扭矩去平衡被测扭矩，从而求得扭矩的方法;能量转换法是根据能量守 恒定律，通过测量其他与扭矩有关的能量系数来确定被测扭矩的大小的一种方法;传递法是根据弹性元件在传递扭矩时所产生物理参数的变化(变形、应力或应变) 来测量扭矩的方法。平衡力法只适用于匀速和静态的情况;能量法在间接测量时因素太多，而且误差大。这两种方法都不适合动态测量。在工程实践中，传统转轴扭 矩的测量系统比较繁琐，导致测量的精度、成本等受到较大的影响ll]。

　　伴随着微电子技术、计算机技术和网络技术的迅速发展，测量仪器不断进步，依次出现了数字化仪器、智能仪器和虚拟仪器。虚拟仪器是测控技术与计算机技术相结合的产物，它由计算机、相应的硬件(如数据采集卡、输人输出卡等)和专用软件(如肠bvIE哪构成。

　　肠bVIEW(】五borato 叮VirtualInstrumentEngineeringWorkbench)是一种图形化的编程语言，被工业界、学术界和研究实验室所广泛地接受， 被视为一个标准的数据采集和仪器控制软件，主要用于仪器控制、数据采集、数据分析等领域。它与C、Basic、Java等传统语言最大的区别在于传统编程 语言用文本语言编程，而加bvIEw使用图形语言(各种图标、图形符号、连线等)，以框图的形式编写程序冈。

　　本文阐述一种借助光电方式与1刁山viEW相结合进行转轴扭矩测量的方法研究，在用光电方式测得信号后，采用谱分析法求取信号相位差，进而求得 转轴扭矩。由于采用光电方式，具有不介人、非接触、抗电磁干扰、受温度等环境因素干扰小等优点。另外，基于1卫bviEW为软件平台，又具有高效率、低成 本、操作简便等优势。因此，具有较高的理论意义和实际应用价值。

　　1信号测量方案

　　1.1测t方案

　　在被测转轴相距为L的两个截面A、B处，刻制分布均匀的n条条纹，如图1所示。

　　在两截面处，放置两个激光读出头，如图2所示。由于，激光在条纹与非条纹处反射强度不同，因此，激光读出头中的光检测器将会接收到强弱有别的光信号，随之转换成电信号。当转轴旋转的同时，激光读出头将会接收到连续的电信号，电信号波形示意图如图3所示。

　　式中，M为弹性转轴两测量端面的扭矩;C为弹性转轴的剪切弹性模量，是与转轴材料有关的常量再为弹性转轴的截面极惯性矩，是与转轴截面形状、尺 寸有关的常量;L为弹性转轴两测量截面的距离;O为两截面相对扭转角。这样，只要测得两列信号的相位差，就可求出转轴的扭矩值。