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电阻应变式的动态扭矩传感器及解决技术方案

278次 2018-01-29 返回 >

动态扭矩传感器原理

 
一、电阻应变式动态扭矩传感器:传感器扭矩测量采用应变电测技术。在弹性轴上粘贴电阻应变计组成测量电桥,当弹性轴受扭矩产生微小变形后引起电桥电阻值变化,应变电桥电阻的变化转变为电信号的变化从而实现扭矩测量。传感器就完成如下的信息转换: 传感器由弹性轴、测量电桥、仪器用放大器、接口电路组成。弹性轴是敏感元件,在45度和135度的方向上产生最大压应力和拉应力,这个时候承受的主应力和剪应力相等,其计算公式为: 式中τ—主应力,此时与σ相等Wp—轴截面极矩测量电桥可以采用半导体电阻应变片,并将它们接成差动全桥,其输出电压正比于扭转轴所受的扭矩。 应变片的电阻R1=R2=R3=R4=R0,可以得到下面的式子: 式中, E-轴材料的弹性模量 u-电桥的供电电压 S-电阻应变片的灵敏度系数放大电路采用仪器用放大电路,它由专用仪器用放大电路构成,也有三只单运放电路组合而成,放大倍数为K,放大后的电压V为: 为了使一起具有高精度,必须使灵敏度系数 为常数。
 
在电阻应变式的动态扭矩传感器中,需要解决的技术关键是:
 (1)、弹性轴的工作区域不应该大于弹性区域的1/3,且取初始段。为了将迟滞误差减低到最底,按照超载能力指数选取最大的轴径。 
(2)、采用LM型硅扩散力敏全桥应变片,较好的敏感性,很小的非线形度
(3)、采用高精度的稳压电源。
 
二、非接触式动态扭矩传感器:
       非接触式动态扭矩传感器的典型结构。输入轴和输出轴由扭杆连接起来,输入轴上有花键,输出轴上有键槽。当扭杆受方向盘的转动力矩作用发生扭转时,输入轴上的花键和输出轴上键槽之间的相对位置就被改变了。花键和键槽的相对位移改变量等于扭转杆的扭转量,使得花键上的磁感强度改变,磁感强度的变化,通过线圈转化为电压信号。信号的高频部分由检测电路滤波,仅有扭矩信号部分被放大。非接触扭矩传感器由于采用的是非接触的工作方式,因而寿命长、可靠性高,不易受到磨损、有更小的延时、 受轴的偏转和轴向偏移的影响更小,现在已经广泛用于轿车和轻型车中,是EPS传感器的主流产品