基于环形空间阵列扭矩传感器测量系统的数据处理方法研究

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1、基于环形空间阵列扭矩传感器测量系统的数据处理方法研究重庆大学硕士学位论文（专业学位）学生姓名：杨琛指导教师：喻洪麟教授学位类别：工程硕士（仪器仪表工程）重庆大学光电工程学院二O一四年五月ResearchonTheMethodofDataProcessingBasedonMeasurementsystemofRing-SpaceArrayTorqueSensorAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementforProfessionalDegreeByYangChenSu

2、pervisedbyProf.YuHonglinSpecialty：ME(InstrumentationEngineeringField)CollegeofOptoelectronicEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay2014重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要扭矩测量技术作为研究大型机械传动系统在各种工作环境与负荷下的动态特性的重要测试方法之一，受到越来越多专家与工程技术人员的重视。近年来随着扭矩测量技术的发展，各种类型的扭矩传感器不断问世。但针对高温、振动、电磁干扰等极端工作环境下的扭矩测量仍无有效方

3、案，因此，国内外众多专家都致力于能用于极端环境下的新型的扭矩传感器及其测量系统的开发与研制。论文作为国家自然科学基金项目“基于球对称的交流电磁感应环型阵列器原理研究”和高等学校博士学科点专项科研基金项目“基于环型空间阵列的扭矩测量原理研究”的研究内容，在分析研究极端环境下工作的机械设备转轴动态扭矩测量国内外发展状况基础上，针对高温、高湿、强腐蚀、强振动等极端环境下能有效开展工作的环型空间阵列扭矩传感器的需要，结合环形空间阵列传感器的工作原理与输出信号特点，开展了基于环形空间阵列扭矩传感器测量系统的数据处理方法研究，构建了适用于极端环境下机械传动主轴动态非接触式扭矩测量

4、系统，对测量系统进行了硬件与软件优化设计，并重点针对测量系统输出信号的噪声的特点，提出了采用自适应滤波对信号噪声进行处理的方法。论文首先对环形空间扭矩传感器的基本结构与工作原理进行了较为深入的分析，在此基础上优化设计出了环形球栅扭矩测量系统的硬件部分，包括：信号调理电模块、电源模块、控制模块、A/D转换模块以及通信模块等电路，并分析了各模块的软件设计流程。其次，论文着重分析了测量电路输出信号的处理方法，针对环形球栅扭矩传感器输出信号频率和噪声频率有部分重叠，使用普通数字滤波器进行滤波处理，信号输出效果不理想的问题，提出采用自适应滤波方法对信号进行滤波处理。设计了基于L

5、abVIEW平台的最小均方误差算法（leastmeansquare，LMS）和变步长最小均方误差算法（variablestep-sizeleastmeansquare，VSSLMS）的自适应滤波器。最后在仿真的基础上，搭建了基于环形空间阵列扭矩传感器的扭矩实验测量平台。进行测试实验，采用VSSLMS自适应滤波器对采集信号进行滤波。实验结果表明，VSSLMS自适应滤波器能有效去除环形阵列扭矩传感器测量信号噪声，使输出信号达到较理想的状态。关键词：环型空间阵列，扭矩测量系统，自适应滤波，数据处理，LABVIEWI重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTAsanimpo

6、rtantmethodtostudylargemechanicaltransmissionsystem’sdynamiccharacteristicsundervariousloadsandworkenvironment,Torquemeasurementattachgreatimportancetomoreexpertsandengineertechnician.Withthedevelopmentoftorquemeasurementtechnology,thoughmanytorquesensorsaredeveloped,butthere’sstillnoef

7、fectivedetectionschemeinthefaceofharshworkenvironmentssuchashightemperature,strongvibration,strongelectromagneticinterferenceetc.Therefore,manyexpertsandscholarscommitthemselvestodevelopanewtorquesensorandmeasurementsystembothathomeandabroad.Thepaperispartoftheresearchcontentof