[發明專利]一種基于馬呂斯定律的軸扭矩測量系統及測量方法

有效

• 申請號: 201911149795.1
• 申請日: 2019-11-21
• 公開（公告）號: CN110779640B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 吳晅;劉通;劉宏;王曉杰
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G01L3/08
• 分類號: G01L3/08;G01L3/24
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 陳問渠;何梅生

1.一種基于馬呂斯定律的軸扭矩測量方法，其特征是，利用基于馬呂斯定律的軸扭矩測量系統進行，所述軸扭矩測量系統中，黑箱可拆卸地套裝于待測軸上，箱內形成密閉、不透光空間，作為測量區，所述軸扭矩測量系統中的測量裝置內置于測量區中，所述測量裝置的結構設置為：

通過第一連接套環可拆卸地套裝于待測軸上的支撐平臺懸伸于待測軸的外側，在所述支撐平臺上順著待測軸的軸向、與所述待測軸徑向之間留有間隙地自前至后間隔設有激光器、第一透光元件與光強檢測元件，第二透光元件由可拆卸地套裝于待測軸上的第二連接套環支撐，懸置于待測軸的外側，并沿著軸向處于第一透光元件與光強檢測元件之間；

所述第一透光元件臨近于所述激光器，并安裝有第一偏振片；所述第二透光元件遠離所述激光器，并安裝有第二偏振片；所述第一偏振片與第二偏振片所在平面與待測軸軸線相垂直，且中心呈共線布置，初始偏振方向之間的夾角為45°；所述支撐平臺于安裝有光強檢測模塊的部位與待測軸之間沿徑向的空隙大于第二連接套環的厚度；所述激光器射出的激光束與所述待測軸軸線相平行，能夠自第一偏振片與第二偏振片的中心依次透過，由所述光強檢測模塊檢測透過第二偏振片的激光的光強數據信號；

所述軸扭矩測量系統還包括無線傳輸數據模塊以及與處理器電性連接的輸出模塊與顯示模塊，所述光強檢測模塊檢測到的光強數據信號通過無線傳輸數據模塊傳輸至處理器，由所述處理器對接收到的光強數據信號進行分析處理，得到軸扭矩數據信號，由所述顯示模塊經輸出模塊接收并顯示所述軸扭矩數據信號；

所述軸扭矩測量方法按如下步驟進行：

1)將設有激光器、第一透光元件及光強檢測模塊的支撐平臺通過第一連接套環安裝于待測軸上；

2)將第二連接套環沿軸向穿過待測軸與支撐平臺端部之間的間隙套裝在待測軸上，使第二透光元件處于第一透光元件與光強檢測模塊之間，調整第二透光元件的位置，至第二偏振片與第一偏振片呈平行且中心共線；

3)取下第二偏振片，在測量區處于黑暗環境的情況下，開啟激光器，啟動測光強的程序，由光強檢測模塊檢測透過第一偏振片中心的第一光強數據信號，通過無線傳輸數據模塊傳送至處理器；

4)安裝第二偏振片，在測量區處于黑暗環境的情況下，再次開啟激光器，啟動測光強的程序，由光強檢測模塊檢測透過第二偏振片的第二光強數據信號，通過無線傳輸數據模塊傳送至處理器；

5)逐次微調整第二透光元件在待測軸上的位置，每次調整后按照步驟4)進行測量，直至處理器接收到的第二光強數據信號的光強為第一光強數據信號的光強的一半時，將第二連接套環緊固于待測軸上，并通過測距器測量第二透光元件與第一透光元件于待測軸上安裝位置的軸向間距；

6)將黑箱安裝在待測軸上，使測量區形成密閉、不透光的環境后，利用驅動裝置驅動待測軸繞中軸線回轉，啟動激光器，由光強檢測模塊實時檢測第二光強數據信號，通過無線傳輸數據模塊傳輸至處理器，由處理器對接收到的實時第二光強數據信號與第一光強數據信號進行分析比對，處理得到待測軸的軸扭矩數據信號，由顯示模塊經輸出模塊接收并顯示當前軸扭矩數據信號。

2.根據權利要求1所述的基于馬呂斯定律的軸扭矩測量方法，其特征是：所述第二透光元件中，在第二連接套環的外圓面上沿徑向延伸形成安裝塊，所述安裝塊上設有沉孔，沉孔的孔底中心開設通孔，所述第二偏振片相適配地嵌裝于所述沉孔中。

3.根據權利要求1所述的基于馬呂斯定律的軸扭矩測量方法，其特征是：所述第一偏振片與第二偏振片的底部距待測軸軸壁之間的徑向間隙為4-5mm。

4.根據權利要求1所述的基于馬呂斯定律的軸扭矩測量方法，其特征是：所述測量裝置整體外緣與黑箱內壁之間留有間隙。

5.根據權利要求1所述的基于馬呂斯定律的軸扭矩測量方法，其特征是：所述黑箱包括上箱體與下箱體，以待測軸軸線為中心呈對稱套裝于待測軸上下側。

6.根據權利要求1所述的基于馬呂斯定律的軸扭矩測量方法，其特征是：所述激光器為小型半導體激光器，所述光強檢測模塊為BH1750fvi，所述無線傳輸數據模塊為RF2401。