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容栅式旋转轴动态扭矩测试系统研究

作　者: 付永乐
导　师: 靳鸿
学　校: 中北大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 容栅传感器旋转轴转速动态扭矩测试系统
分类号: TP212
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

旋转部件作为实施动力传动的关键部件，在整个动力机械传动系统中具有重要作用。对旋转部件的转速、扭矩等动态参数进行测量，进而对动力系统输出能量在各传动环节的分配以及功率损耗情况进行有效监测，从而发现问题、解决问题，对动力机械系统安全运行以及性能改进具有重要的意义。对特种车辆传动系统的扭矩测量而言，需要考虑其特殊的外部环境以及运动特性。针对强振动、高冲击、高温、超低温以及测量空间狭小等恶劣环境下的扭矩测量，本文提出了容栅式旋转轴动态扭矩测试系统，为恶劣环境下的旋转轴转速、扭矩测量提供了新的测量手段和方法。本文主要阐述了以下几个方面的内容：首先，对容栅传感技术及相关原理进行研究，在此基础上提出并建立了用于转速、扭矩测量的容栅传感器模型，并对其结构以及工作原理进行详细描述。通过对相关参数之间关系进行数学分析，完成了测量方案的论证工作。其次，依据测量方案，设计了用于旋转轴转速、扭矩测量的容栅测试系统，对传感器以及各电路模块设计进行详细描述，并完成了硬件电路的仿真工作。最后，在模拟试验台上完成了测试系统各模块电路测试以及系统标定工作。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-18
  1.1 研究背景及意义  8-9
  1.2 扭矩测试研究现状  9-15
    1.2.1 力应变测量法  9-14
    1.2.2 扭转角测量法  14-15
  1.3 容栅传感技术应用现状  15-16
  1.4 主要研究内容  16-18
2 容栅传感技术及相关理论  18-27
  2.1 容栅传感器的基本结构和工作原理  18-20
  2.2 容栅传感器输出脉冲调制原理  20-21
  2.3 容栅传感器的移相原理  21-24
  2.4 容栅传感器的平均效应  24-25
    2.4.1 空间域的平均效应  24-25
    2.4.2 时间域的平均效应  25
  2.5 容栅传感器的特点  25-27
3 基于容栅传感器的转速、扭矩测量方案设计  27-36
  3.1 转速测量方案设计  27-30
    3.1.1 传感器结构设计及工作原理  27-28
    3.1.2 相关参数分析  28-30
  3.2 扭矩测量方案设计  30-36
    3.2.1 传感器结构设计及工作原理  30-32
    3.2.2 相关参数分析  32-36
4 测试系统设计  36-51
  4.1 测试系统总体构成  36
  4.2 容栅传感器设计  36-38
    4.2.1 栅极个数及尺寸的选取  37-38
    4.2.2 介质的选取  38
  4.3 测试电路设计  38-49
    4.3.1 信号调理模块设计  39-46
    4.3.2 数据记录与存储模块设计  46-49
    4.3.3 数据传输接口模块设计  49
  4.4 系统电源  49-50
  4.5 环境保护壳体  50-51
5 模拟试验台及系统测试  51-62
  5.1 模拟试验台  51-52
  5.2 测试系统试验  52-59
    5.2.1 容栅传感器测试  53-54
    5.2.2 电路模块测试  54-57
    5.2.3 转速信号的测试  57-58
    5.2.4 相位差信号的测试  58-59
  5.3 测试系统标定  59-62
    5.3.1 转速标定  59-60
    5.3.2 扭矩标定  60-62
6 总结  62-64
  6.1 创新点  62
  6.2 尚待解决问题  62-63
  6.3 应用前景及意义  63-64
参考文献  64-68
附录1 电路原理图  68-69
附录2 CPLD 原理图以及内部管脚分配图  69-70
攻读学位期间发表论文及科研成果  70-71
致谢  71

容栅式旋转轴动态扭矩测试系统研究

内容摘要

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