[發明專利]轉矩測量

無效

• 申請號: 00803919.4
• 申請日: 2000-10-31
• 公開（公告）號: CN1340154A
• 公開（公告）日: 2002-03-13
• 發明（設計）人: A·朗斯代爾;B·朗斯代爾
• 申請（專利權）人: 傳感技術有限公司
• 主分類號: G01L3/10
• 分類號: G01L3/10
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 周備麟

本發明涉及一種用于測量轉矩的方法，尤其但不是唯一地涉及用于測量旋轉軸中產生的轉矩的方法。另外，本發明涉及一種用于傳送轉矩的構件，該構件包括用于測量由上述構件傳送的轉矩的裝置。

表面聲波(SAW)器件，眾所周知是用來測量諸如溫度和應力等參數。這類器件包括一個SAW諧振器，它由淀積在一個壓電基片上的顯微構造制成。將淀積物進行安排，以便形成至少一對交錯式梳狀電極。一般，電極用鋁制造(不過其它的良導體也可以用)，并具有約100級的厚度。壓電基片典型地用陶瓷或石英材料制造。電極用絕緣的蓋件保護，該蓋件蓋住基片的其中一側邊。這樣安排以便電極完全密封在基片的蓋件之間。

在使用時，將一電脈沖信號加到電極對的其中一個電極上，使相關的SAW諧振器起一個變換器作用。電輸入信號轉變成聲波，該聲波經由基片傳送到電極對的另一個電極。在聲波到達上述另一個電極時，變換過程顛倒并產生一個電輸出信號。這個電輸出信號具有一個特征諧振頻率，該頻率取決于許多因素，其中包括顯微構造淀積物的幾何形狀(比如，交錯式電極之間的間距)。因為電極對內部交錯式電極的間距隨基片變形而改變(比如，由于溫度變動或施加機械力)，所以SAW諧振器狀態的變化可以通過檢測諧振頻率確定。這樣，可以測量影響SAW諧振器狀態的諸如溫度和應力等參數。例如，如果SAW諧振器的溫度降低，則壓電基片的尺寸減小，并且交錯式電極移動變得更靠近。結果，SAW諧振器的諧振頻率增加。這種增加可以測量和校正，以便提供溫度變化的指示。

已知的通過使用一個或多個SAW諧振器測量軸或其它轉矩傳送件中轉矩的方法，已在EP?0?518?900?B1中說明。在這個現有技術中公開的優選安排，在附圖的圖1和2中示意示出。軸10裝備有兩個SAW諧振器12，14，用于檢測壓縮應力的拉伸應力。每個SAW諧振器12，14都包括一對電極13，15。兩個SAW諧振器12，14安裝在軸10上，同時使它們的中心線16，18定位于相互成直角并與軸的縱向軸線20成45°。諧振器基片每個都用粘結劑牢牢地固定到軸10的表面上。這樣，由于轉矩的傳送而在軸10中產生的應力造成在每個SAW諧振器12，14中都感生應力。在箭頭22所示的順時針方向上加到軸10上的轉矩，在第一SAW諧振器12中感生壓縮應力，而在第二SAW諧振器14中感生拉伸應力。如果轉矩方向相反，則第一SAW諧振器12處于拉伸狀態，而第二SAW諧振器14處于壓縮狀態。

第一和第二SAW諧振器12，14分別與第一和第二放大器24，26耦合(見圖2)，它們分別將輸入信號頻率F₁和F₂提供到混頻器28上。混頻器28產生一個輸出頻率F，該頻率F具有F₁+F₂和F₁-F₂分量。由軸10傳送的轉矩，通過參照由SAW諧振器12，14所產生的輸入信號頻率F₁，F₂的變化進行測量。這種頻率上的變化是由于諧振器固定于其上的軸表面變形結果，諧振器基片的形狀發生變化引起的。由于溫度而引起的基片幾何形狀的變化，例如，同等地加到二個SAW諧振器12，14上。這樣，混頻器輸出頻率F的F₁-F₂分量提供只是由軸10傳送的轉矩的指示。因此，與溫度無關，當由軸10傳送的轉矩例如為零時，F₁-F₂分量將也是零(或接近零)。混頻器輸出信號頻率F的F₁+F₂分量提供每個SAW諧振器基片固定于其上的材料溫度指示。這樣，可以對變形特性隨周圍溫度的變化進行補償。

在JP?59060332A中公開了另一種現有技術裝置。在這個另一種裝置中，第一和第二SAW諧振器是用粘結劑安裝在一撓性梁上，該撓性梁在兩個環之間延伸，這兩個環在轉矩傳送軸上的縱向方向上間隔開。SAW諧振器在撓性梁上的縱向方向上間隔開，以便檢測壓縮應力和拉伸應力，并因而可允許溫度改變。在使用時，由軸傳送的轉矩產生兩個環的圓周偏移，該圓周偏移又造成撓性梁變形。在SAW諧振器中所感生的最終應力，產生諧振頻率的改變。這樣就能測定由軸所傳送的轉矩。