[發明專利]一種基于電鍍鎳弾性軸的扭矩測量方法

在審

• 申請號: 201810279002.7
• 申請日: 2018-03-31
• 公開（公告）號: CN108519180A
• 公開（公告）日: 2018-09-11
• 發明（設計）人: 趙美蓉;張曉梅;黃銀國;鄭葉龍;孫國銘
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01L3/00
• 分類號: G01L3/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 杜文茹

一種基于電鍍鎳弾性軸的扭矩測量方法，是在基于光纖光柵的扭矩測量系統上實現，包括：首先在弾性軸上沿軸的圓周向電鍍兩列鎳層；在具有鍍鎳槽列的弾性軸上纏繞線圈；采用所述的基于光纖光柵的扭矩測量系統中的檢測電路檢測由纏繞在弾性軸上的第二線圈層與第三線圈層構成的自感應線圈的自感系數，通過自感系數得到鎳層的磁導率變化，進而得到弾性軸的扭矩的變化。本發明解決了現有扭矩傳感器中粘貼合金薄帶時所帶來的粘貼不穩定性以及施加扭矩時所產生的應變不能很好的傳遞等問題。本發明不僅能夠用于實驗室、臺架等環境下測量扭矩，還能夠實現惡劣環境下的在線測量，比如船舶、鋼鐵、石油轉機等環境。

技術領域

本發明涉及一種扭矩測量方法。特別是涉及一種基于電鍍鎳弾性軸的扭矩測量方法。

背景技術

隨著技術的發展，扭矩測量技術是綜合應用機械、電子、物理、計算機等多方面知識的一門學科，其應用領域十分廣泛，能夠滲透到工業、農業、交通運輸、航空航天、國防、能源、化工等各個領域，在各個領域都發揮著重要的作用。

磁彈式扭矩傳感器于上個世紀90年代開始興起，這種扭矩傳感器是利用鐵磁材料的磁致伸縮特性，其測量精度高、靈敏度高、穩定性好、響應速度快。現有的磁彈式扭矩傳感器主要是在彈性軸上粘貼合金薄帶以檢測施加扭矩時磁導率的變化量。但是這種粘貼合金薄帶的扭矩傳感器具有以下缺點：

從工藝方面來說：1、粘合劑的選用：不同的粘合劑對于粘貼合金薄帶所產生的的影響不同，不確定因素影響很大；2、合金薄帶的粘貼角度：在粘貼合金薄帶時，每一次粘貼都會有不同的變化，比如粘貼角度的變化，這將影響合金薄帶的磁導率變化；3、應變的傳遞：利用粘合劑在軸上粘貼合金薄帶時，其不能準確無誤的將扭矩所引起的應變傳遞到合金薄帶上。

從穩定性方面來說：1、采用粘合劑將合金薄帶粘貼在弾性軸上，其耐疲勞性能不好、不具有長期穩定性、并且在高溫高濕的環境下容易發生脫落現象；2、大扭矩會使得合金薄帶脫落，限制了加載扭矩的量程；3、高溫情況下會使合金薄帶產生熱脹冷縮效應，這就使得傳感器在測量合金薄帶磁導率時的輸出特性發生變化，產生較大的測量誤差。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種通過電鍍鎳層獲得磁導率變化的基于電鍍鎳弾性軸的扭矩測量方法。

本發明所采用的技術方案是：一種基于電鍍鎳弾性軸的扭矩測量方法，是在基于光纖光柵的扭矩測量系統上實現，包括如下步驟：

1)首先在弾性軸上沿軸的圓周向電鍍兩列鎳層；

2)在具有鍍鎳槽列的弾性軸上纏繞線圈；

3)采用所述的基于光纖光柵的扭矩測量系統中的檢測電路檢測由纏繞在弾性軸上的第二線圈層與第三線圈層構成的自感應線圈的自感系數，通過自感系數得到鎳層的磁導率變化，進而得到弾性軸的扭矩的變化。

步驟1)包括：

(1)在弾性軸上沿軸的圓周向切割出兩列鍍鎳槽列，兩列所述的鍍鎳槽列相隔設定的間距且對稱設置，每列鍍鎳槽列都是由10個以上的凹槽構成，兩列鍍鎳槽列中每對相對應的兩個凹槽相互成人字形，且與軸線成±45°夾角；

(2)在弾性軸上電鍍鎳層；

(3)通過機械加工去掉弾性軸表面上的鎳層，保留凹槽內的鎳層。

步驟2)包括：

(1)在弾性軸上位于兩列鍍鎳槽列處沿圓周向纏繞第一線圈層；

(2)在第一線圈層的外側纏繞一層絕緣膠帶；

(3)在絕緣膠帶的外側，對應一列鍍鎳槽列纏繞第層線圈二，對應另一列鍍鎳槽列纏繞第三線圈層，所述的第二線圈層與第三線圈層為差動連接。