[發明專利]一種新型繞線結構的非接觸式扭矩測量系統及其測量方法

在審

• 申請號: 201911215903.0
• 申請日: 2019-12-02
• 公開（公告）號: CN111060240A
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 黃銀國;孫國銘;鄭葉龍;趙美蓉
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01L3/10
• 分類號: G01L3/10
• 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

1.一種新型繞線結構的非接觸式扭矩測量系統，包括有由鐵磁材料構成的彈性軸(1)，其特征在于，所述彈性軸(1)上按照設定的間距對稱的設置有第一組平面線圈(2)和第二組平面線圈(3)，所述第一組平面線圈(2)和第二組平面線圈(3)與所述彈性軸(1)之間設置有一層絕緣膠帶，所述第一組平面線圈(2)的兩個端頭連接第一電感檢測模塊(4)，所述第二組平面線圈(3)的兩個端頭連接第二電感檢測模塊(5)，所述第一電感檢測模塊(4)和第二電感檢測模塊(5)的電感量輸出端分別連接上位機(6)，上位機(6)接收到第一電感檢測模塊(4)和第二電感檢測模塊(5)的電感量，并通過減法模塊對兩個電感量進行相減得到電感差值，通過電感差值獲取扭矩值。

2.根據權利要求1所述的一種新型繞線結構的非接觸式扭矩測量系統，其特征在于，所述的第一組平面線圈(2)和第二組平面線圈(3)結構相同，均是由10個以上的單體線圈首尾一體連接構成，第一個單體線圈的首端構成第一組平面線圈(2)或第二組平面線圈(3)的一個端頭，最后一個單體線圈的尾端構成第一組平面線圈(2)或第二組平面線圈(3)的另一個端頭，每個所述的單體線圈都是由具有兩個長邊(a)和兩個短邊(b)的拆線構成，其中，兩個長邊(a)相互平行且與彈性軸(1)的軸線成+45°或－45°，兩個短邊(b)相互平行且與彈性軸(1)的軸線相垂直。

3.根據權利要求1或2所述的一種新型繞線結構的非接觸式扭矩測量系統，其特征在于，所述的第一組平面線圈(2)和第二組平面線圈(3)形成差動。

4.根據權利要求1所述的一種新型繞線結構的非接觸式扭矩測量系統，其特征在于，所述的第一電感檢測模塊(4)和第二電感檢測模塊(5)結構相同，均包括有輸入端連接第一組平面線圈(2)或第二組平面線圈(3)的一個端頭，用于檢測第一組平面線圈(2)或第二組平面線圈(3)的電感變化量的電感芯片(8)，分別與所述電感芯片(8)的控制輸入端及輸出端相連，用于控制電感芯片(8)采集第一電感檢測模塊(4)和第二電感檢測模塊(5)的電信號并轉換為電感量后接收所述的電感量的微處理器(11)，所述微處理器(11)通過串口芯片(12)將所述的電感量(L)輸出給所述的上位機(6)，還設置有數字電源(10)，所述數字電源(10)分別向微處理器(11)和串口芯片(12)提供電源，所述數字電源(10)通過模擬電源(7)向電感芯片(8)提供電源。

5.一種權利要求1所述的新型繞線結構的非接觸式扭矩測量系統的測量方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)通過扭矩加載裝置對彈性軸(1)的兩端施加一設定的扭矩(T)；

2)通過第一電感檢測模塊(4)和第二電感檢測模塊(5)分別采集所對應連接的第一組平面線圈(2)和第二組平面線圈(3)輸出的電信號；

3)第一電感檢測模塊(4)和第二電感檢測模塊(5)分別將接收的電信號轉換為電感量(L)，并輸出給上位機(6)；

4)上位機(6)將接收到的兩個電感量相減得到電感量差值；

5)重復步驟1)至步驟4)，直到達到設定的次數，得到與多次所施加的扭矩相對應的電感量差值；

6)建立扭矩與對應電感量差值的關系，從而能夠根據所述的扭矩與對應電感量差值的關系，通過電感量差值得到相應的扭矩大小。