[實用新型]基于ZIGBEE無線通信的旋轉軸扭矩動態測量系統

有效

• 申請號: 201320553718.4
• 申請日: 2013-09-06
• 公開（公告）號: CN203432724U
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 沈滿德;李程;任歡歡;姜清秀
• 申請（專利權）人: 武漢紡織大學
• 主分類號: G01L3/22
• 分類號: G01L3/22;G08C17/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型屬于測試測量技術領域，涉及一種基于ZIGBEE無線通信的旋轉軸扭矩動態測量系統，可用于各種旋轉軸的扭矩測量。

背景技術

旋轉軸是各種動力設備的重要構件，主要用來傳遞扭矩。旋轉軸扭矩的測量對旋轉軸運行狀態的監測和旋轉軸的優化設計具有重要意義。

根據信號傳輸的方式不同，旋轉軸扭矩測量可分為有線方式和無線方式。目前，有線方式以導電環形式為代表，無線方式以環形變壓器耦合形式為代表。無論采用導電環形式，還是環形變壓器耦合形式，旋轉軸扭矩測量均需要復雜的信號傳輸裝置，可靠性較差，成本較高。

根據測量原理的不同，旋轉軸扭矩測量主要分為相位差法和應變法。相位差法是根據旋轉軸兩截面之間的相對轉動角來推求扭矩。該方法高度依賴系統安裝精度，扭矩測量精度難以保證，目前已較少使用。應變法是根據旋轉軸表面的應變推求旋轉軸的扭矩。該方法測量精度較高，是目前扭矩測量的主要方式。

經專利檢索，目前旋轉軸扭矩測量方法主要有：

中國專利申請號：201110366679.2，專利名稱：一種基于光纖的旋轉軸扭矩非接觸動態測量系統。該專利屬于相位差法，在旋轉軸上相隔一定間距的兩段面處加工條紋色標，旋轉軸在扭矩作用下，兩條紋色標會產生相位差，光纖獲取此相位差后，即可求得旋轉軸上的扭矩。其不足之處有：光纖及支架的安裝較復雜，且需較大安裝空間；條紋色標的加工精度要求高，且易受附著物的影響。

中國專利申請號：200410017197.6，專利名稱：基于視覺的低速旋轉軸的扭矩測量裝置。該專利采用導電環傳輸信號，在旋轉軸上加工一軸向發光標志線，旋轉軸在扭矩作用下，標志線產生扭轉，再由固定在旋轉軸上的同速跟蹤觀測系統獲取標志線的圖像，根據標志線的變形推求旋轉軸的扭矩。其不足之處有：采用導電環傳輸信號可靠性較差，成本較高；發光標志線且易受附著物的影響，成像質量不可靠。

中國專利申請號：99103344.2，專利名稱：激光動態扭矩測量儀。該專利由激光發射器、光學反射器、激光接收器、信號檢測系統組成，激光發射器發射兩束激光照射在光學反射鏡上，反射激光束被激光接收器接收，產生兩列光電信號，信號檢測系統測量這兩列信號的相位差及其周期，微機系統根據這些測量數據計算旋轉軸的扭矩。其不足之處有：激光發射器、反射鏡、激光接收器安裝精度要求較高，且需較大的安裝空間；信號檢測裝置較復雜，易受環境光影響，可靠性不高。

發明內容

本實用新型針對現有旋轉軸扭矩測量方法存在的不足，提供一種基于ZIGBEE無線通信旋轉軸扭矩動態測量系統。本實用新型采用基于ZIGBEE協議的無線通信方式傳輸信號，避免了導電環和環形變壓器傳輸信號的不足；采用應變橋直接測量旋轉軸表面的應變，確保了測量精度，且易于安裝。

本實用新型是通過以下技術方案實現的：

基于ZIGBEE無線通信的旋轉軸扭矩動態測量系統，由下位機和上位機組成，下位機安裝于旋轉軸上，隨軸旋轉，上位機置于旋轉軸外的靜止位置，下位機與上位機之間通過ZIGBEE協議進行無線通信。上位機向下位機發送控制指令，并接收下位機發送的扭矩測量結果；下位機接收上位機發送的控制指令，并向上位機發送扭矩測量結果；上位機控制下位機測量旋轉軸扭矩，并接收測量結果。

進一步，所述下位機包括電源模塊、應變橋模塊、信號調理模塊、信號采集模塊、下位機微控制器模塊和下位機ZIGBEE通信模塊；應變橋模塊與信號調理模塊相連，信號調理模塊與信號采集模塊相連，信號采集模塊與下位機微控制器模塊相連，下位機微控制器模塊與下位機ZIGBEE通信模塊相連。

所述電源模塊包括電池和多個穩壓芯片；電池通過穩壓芯片為應變橋模塊、信號調理模塊、信號采集模塊、下位機微控制器模塊和下位機ZIGBEE通信模塊供電。

所述信號采集模塊可以是獨立的信號采集芯片或芯片內部集成的信號采集模塊。

所述下位機微控制器模塊可以是獨立的微控制器芯片或芯片內部集成的微控制器模塊。

所述下位機ZIGBEE通信模塊可以是獨立的ZIGBEE通信芯片或芯片內部集成的ZIGBEE通信模塊。

進一步，所述上位機包括人機接口模塊、上位機微控制器模塊和上位機ZIGBEE通信模塊，人機接口模塊與上位機微控制器模塊相連，上位機微控制器模塊與上位機ZIGBEE通信模塊相連。

所述人機接口模塊可以是鍵盤和顯示器或帶有串口的計算機。

所述鍵盤和顯示器與上位機微控制器模塊相連，鍵盤觸發扭矩測量控制指令，顯示器顯示扭矩測量結果。