差动感应式扭矩传感器及其有限元分析.pdf

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1、第28卷第5期传感技术学报Vo1．28No．5CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSMav2O152015年5月ADiferentialInductionTorqueSensorandItsFiniteElementAnalysisZHA0Hao(NanhuCollegeofJiaxingUniversity，JiaxingZhejiang314001，China)Abstract：Torqueisanimportantinformationformonitoringtheconditionofmechanicale

2、quipment，anoveldifferen—tialinductiontorquesensorisdesignedinthispaper，theoutputwindingisconnectedwithdifferentialpiece—wisely．Firstly，thetorquesignalisgotbysensorshaft，andthentheloadtorqueisconve~edintotheinductionelectromotiveforceofoutputwindingbasedontheprincipleofelectrom

3、agneticinduction．Thesensoroutputcharacteristicisde-ducedaccordingtothebasiclawofthemagneticcircuitandOhm’Slaw，andthefiniteelementmodelofthesensorisestablished，themagneticfieldatno—loadandloadaresimulated，andthemeasurementprincipleofsensorisverified．Thesensorprototypeiscalibrat

4、edbyhighprecisiontorquewrench，andtheresultsshowthesensitivityisa—bout32．6mV／Nm，thelinearityerrorisabout0．24％，therepeatabilityerorisabout0．16％，thehysteresiserrorisabout0．18％．Keywords：Torquesensor；Differentialinduction；Outputcharacteristic；FEM；CalibrationEEACC：7230doi：10．3969／j．

5、issn．1004-1699．2015．05．008差动感应式扭矩传感器及其有限元分析赵浩(嘉兴学院南湖学院，浙江嘉兴314001)摘要：扭矩是机械设备运行状态的重要监测信息，设计了一种新型差动感应式扭矩传感器，其输出绕组采用分段差动式串接，工作时首先利用弹性轴拾取扭矩信号，再通过电磁感应原理将负载扭矩转换成输出绕组的感应电动势。根据欧姆定律和磁路的基本定律推导了传感器的输出特性，并建立了传感器的有限元模型，对传感器在空载和负载运行时的磁场情况进行了仿真，验证了测量原理的正确性。采用高精度扭力扳手对传感器样机进行了标定，结果是灵敏度约为32．6mV

6、／(N·m)，线性误差约为0．24％，重复性误差约为0．16％，迟滞误差约为0．18％。关键词：扭矩传感器；差动感应；输出特性；有限元模型；标定中图分类号：7230；7320E文献标识码：A文章编号：1004—1699(2015)05—0654—06扭矩变化是机械设备运行状态的重要信息，也扭矩传感器j、基于螺管形差动变压器的扭矩传感是多种机械产品进行开发、质量检测、在线状态监测器J、基于空气轴承支撑技术的扭矩标准机、环和故障诊断的重要内容，因此，扭矩测量技术在多个形球栅式扭矩传感器、基于纳米晶软磁合金的扭领域有着广泛的应用J。目前，市场上常用的扭矩

7、传感器j、压电式扭矩传感器_1、基于FPGA的矩传感器为应变片式和磁电式，应变片式具有结高精度扭矩传感系统¨和机器人谐波减速器内嵌构简单和成本较低等优点，但灵敏度不高；磁电式通式扭矩传感器等等。过检测相位差来实现扭矩的测量，具有测量精度本文设计了一种新结构差动感应式扭矩传感高的优点，且无磨损、无摩擦，可用于长期的扭矩测器，详细阐述了传感器的机械结构和工作原理，推导量，不足之处是体积较大，不易安装。了传感器的输出特性，建立了传感器的有限元模型，近年来许多专家在扭矩测量方面进行了大量的通过仿真验证了传感器测量原理的正确性，最后通研究，设计了多种新型扭矩

8、传感器，包括激光多普勒过标定实验得到了传感器的各项静态性能指标。项目来源：浙江省自然科学基金项目(LQ14E050007)