傳感器的選擇

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對(duì)于試驗(yàn)中托輥壓力的測量，可以選用銷軸式力傳感器來測量。銷軸傳感器實(shí)際上就是一根承受剪切力作用的空心截面圓軸，雙剪型電阻應(yīng)變計(jì)粘貼在中心孔內(nèi)凹槽中心的位置上，有兩組橋測量方式，即兩個(gè)凹槽處的雙剪型電阻應(yīng)變計(jì)共同組成一個(gè)惠斯通電橋，或分別組成惠斯通電橋再并聯(lián)進(jìn)行測量。由于銷軸傳感器本身就是一個(gè)整體元件，既沒有保護(hù)外殼又沒有加載頭和承載底座，因此在測試與標(biāo)定時(shí)，應(yīng)該采用與實(shí)際安裝使用時(shí)相同的邊界支撐，最好是同一個(gè)支撐。選用H9X2型銷軸式力傳感器，材料為優(yōu)質(zhì)合金鋼，量程為2t，允許溫度使用范圍為-35—70℃，激勵(lì)電壓為5—12v，極限過載范圍為200%，安全過載范圍為150%。

電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的測量可以選用JN338-100轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器，該傳感器應(yīng)使用兩組聯(lián)軸器聯(lián)接，分別連接到電動(dòng)機(jī)和負(fù)載上轉(zhuǎn)矩測量范圍10-100N·M,最高轉(zhuǎn)速6000r/min。JN338傳感器采用兩組特環(huán)形旋轉(zhuǎn)變壓器來實(shí)現(xiàn)能源的輸入及轉(zhuǎn)矩信號(hào)的輸出，從而解決了旋轉(zhuǎn)動(dòng)力傳遞系統(tǒng)中能源及信號(hào)可靠地在旋轉(zhuǎn)部分與靜止部分之間的傳遞問題，該傳感器還可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速的測量，所以該傳感器可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及軸功率的多參數(shù)輸出。對(duì)于轉(zhuǎn)矩測量，該轉(zhuǎn)矩傳感器的檢測敏感元件是電阻應(yīng)變橋。將專用的測扭應(yīng)變片用應(yīng)變膠粘貼在被測彈性軸上以組成應(yīng)變電橋，只要向應(yīng)變電橋提供電源即可測得該彈性軸受扭的電信號(hào)，然后將該應(yīng)變信號(hào)放大，再經(jīng)過壓／頻轉(zhuǎn)換變成與扭應(yīng)變成正比的頻率信號(hào)。傳感器的能源輸入及信號(hào)輸出是由兩組帶間隙的特殊環(huán)形旋轉(zhuǎn)變壓器承擔(dān)的，因此可實(shí)現(xiàn)能源及信號(hào)的無接觸傳遞。在一段特制的彈性軸上粘貼專用的測扭應(yīng)變片并組成電橋，以形成基礎(chǔ)扭矩傳感器，然后在軸上再固定能源環(huán)形旋轉(zhuǎn)變壓器的次級(jí)線圈、軸上印刷電路板和信號(hào)環(huán)旋轉(zhuǎn)變壓器的初級(jí)線圈。電路板上包含整流穩(wěn)壓電源、儀表放大電路及V/F變換電路。在傳感器的外殼上固定著激磁電路、能源環(huán)形旋轉(zhuǎn)變壓器的初級(jí)線圈、信號(hào)環(huán)形變壓器的次級(jí)線圈及信號(hào)處理電路。

傳感器電路部分在工作時(shí)，由外部電源向傳感器提供±5V電源，激磁電路中的晶體振蕩器產(chǎn)生400Hz的方波，經(jīng)過TAD2003功率放大即產(chǎn)生交流激磁功率電源，通過能源環(huán)形旋轉(zhuǎn)變壓器從靜止的初級(jí)線圈Ｔ１傳遞至旋轉(zhuǎn)的次級(jí)線圈T1，然后將得到的交流電源通過軸上的整流、濾波電路處理后變成±5V的直流電源。再將該電源作為運(yùn)算放大器AD822的工作電源，并由基準(zhǔn)電源AD589與雙運(yùn)放AD822組成高精度穩(wěn)壓電源，以產(chǎn)生±4.5V的精密直流電源，該電源既可作為應(yīng)變電橋電源，又可作為儀表放大器及V/F轉(zhuǎn)換器的工作電源。當(dāng)彈性軸受扭時(shí)，應(yīng)變橋檢測到的mv級(jí)應(yīng)變信號(hào)通過儀表放大器AD620將其放大成1.5V±1V的強(qiáng)信號(hào)，再通過V/F轉(zhuǎn)換器LM311變換成頻率信號(hào)，此信號(hào)通過信號(hào)環(huán)形旋轉(zhuǎn)變壓器，從旋轉(zhuǎn)軸傳遞至靜止的次級(jí)線圈，再經(jīng)過傳感器外殼上的信號(hào)處理電路濾波、整形即可得到與彈性軸承受的扭矩成正比的頻率信號(hào)輸出。對(duì)于轉(zhuǎn)速測量原理，轉(zhuǎn)矩傳感器在旋轉(zhuǎn)軸上安裝著60條齒縫的測速輪，在傳感器外殼上安裝的一只由發(fā)光二極管及光敏三極管組成的槽型光電開關(guān)架，測速輪的每一個(gè)齒將發(fā)光二極管的光線遮擋住時(shí)，光敏三極管就輸出一個(gè)高電平，當(dāng)光線通過齒縫射到光敏管的窗口時(shí)，光敏管就輸出一個(gè)低電平，旋轉(zhuǎn)軸每轉(zhuǎn)一圈就可得到60個(gè)脈沖，因此，每秒鐘檢測到的脈沖數(shù)恰好等于每分鐘的轉(zhuǎn)速值。

    對(duì)于托輥的測量可以通過托輥的震動(dòng)反映，托輥震動(dòng)的測量可以選用ADXL50集成加速度傳感器電源電壓為5v，工作電流大約為8mA,工作溫度范圍為0—+70℃。傳感器的外圍電路非常簡單，側(cè)加速地時(shí)候通常只是接三只電容和三只電阻，輸出信號(hào)可直接輸送至數(shù)字電壓表進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換及數(shù)字顯示，也可以配備單片機(jī)做數(shù)據(jù)處理。傳感器及其外圍電路封裝于小型屏蔽容器內(nèi)，固定于振動(dòng)物體上，隨之同步振動(dòng)，輸出測量信號(hào)；信號(hào)調(diào)理電路接收電信號(hào)，進(jìn)行放大、濾波等必要處理；經(jīng)過處理后的信號(hào)被送入顯示部分，信號(hào)的頻率和幅度以數(shù)值形式顯示于LED數(shù)碼管上，實(shí)現(xiàn)加速度和頻率的實(shí)時(shí)測量。選用了美國ADI公司生產(chǎn)的ADXL50加速度傳感器作為振動(dòng)傳感器，它被集成于單片集成電路上，采用差動(dòng)電容作為敏感元件，用閉環(huán)反饋力平衡技術(shù)和完整的信號(hào)調(diào)理電路構(gòu)成閉環(huán)隨動(dòng)式加速度計(jì)，其輸出電壓與其感受的加速度成正比。ADXL50采用+5V單電源供電，最大測量范圍為±50ｇ（ｇ為重力加速度），輸出電壓范圍為0.25—0.75V，靈敏度為20mv/g。通過外接元件，結(jié)合其內(nèi)置的緩沖放大器，調(diào)節(jié)放大倍數(shù)和0g時(shí)的電平，也可構(gòu)成濾波電路。