一种新型磁电感应式转矩传感器的研制.pdf

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1、第27卷第5期传感技术学报Vo1．27No．52014年5月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSMay2014ResearchonaNovelElectromagneticInductionTorqueSensorZHAOHao，DINGLijun，FENGHao’，Xiaoyang(1．NanhuColleaegeofJiaxingUniversity，JiaxingZhejiang314001，China；2．AutomationColofHangzhouDianziUniversit

2、y，Hangzhou310018，China)Abstract：Itisimportanttomeasuretherotatingmachinerytorqueaccuratelyforitsconditionmonitoringandfaultdiagnosis，therefore，anewstructuretorquesensorbasedonelectromagneticinductionprincipleisdesignedinthispaper．Themethodistoconverttorsionanglepr

3、oducedbyloadtorqueintotheangledisplacementofsensorexcitationwindingsandoutputwindings，theexcitationwindingssetuppulsatingflux，thenoutputwindingsproduceinductionpotentialwhichisproportionaltotheangulardisplacementthroughelectromagneticcoupling．Theoutputcharacterist

4、icofsensorisdeduced，anditsmathematicalmodelsareconstructed，includingthetransferfunctionandstatespacedescription．Thecontrollabilityandobservabilityofsensorareanalyzed，anditsasymptoticstabilityisprovedaccordingtoLyapunovstabilitycriterion．Thesensoriscalibratedbytors

5、iontestingmachine，theexperimentalresultsindicatedthesensitivityofthesensoris2．8mV／(N·m)，themaximumrepeatabilityerroris1．24％，themaximumnon-linearerroris0．78％，themaximumhysteresiserroris0．79％．Keywords：torquesensor；electromagneticinduction；mathematicalmodel；calibrati

6、onEEACC：7230；7320Edoi：10．3969／j．issn．1004—1699．2014．05．006冰一种新型磁电感应式转矩传感器的研制赵浩，丁立军，冯浩，吴晓阳(1．嘉兴学院南湖学院，浙江嘉兴314001；2．杭州电子科技大学自动化学院，杭州310018)摘要：旋转机械设备转矩的准确测量对实现设备的状态监测和故障诊断有重要的作用，为此，设计了一种基于电磁感应原理的新结构转矩传感器。方法是将负载转矩产生的扭角信号转化成传感器励磁绕组和输出绕组的角位移，励磁绕组建立脉振磁通，经过电磁耦合输出绕组会产生与该角位

7、移成正比的感生电动势。推导了传感器的输l叶J特性，构建了传感器的数学模型，包括传递函数和状态空间描述。分析了传感器_丁作时的能控性和能观性，根据李雅普诺夫稳定判据，证明了传感器T作时的渐进稳定性。最后对传感器进行了标定，实验结果是传感器的灵敏度约为2．8mV／(N·in)，最大重复性误差约为1．24％，最大非线性误差约为0．78％，最大迟滞误差约为0．79％。关键词：转矩传感器；电磁感应；数学模型；标定中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1004—1699(2014)05—0600—05转矩是各种机械传动轴的基本

8、载荷形式，与动力车、机器人、柴油机、石油、农业机械、船舶运输、交通、机械的工作能力、能源消耗、效率、运转寿命及安全性冶金等多方面获得了广泛的应用1-3]。能等因素紧密联系，转矩的测量关系到传动轴载荷的目前在转矩测量中，传递类转矩传感器应用十确定与控制、传动系统工作零件的强度设计以及原动分广泛。传递类转矩