光柵扭矩傳感器及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計與研究.pdf

1、水力發(fā)電作為我國的一項支柱產(chǎn)業(yè),在國民經(jīng)濟建設(shè)中起著不可替代的作用。近年來能源競爭的加劇,使得這種環(huán)保性佳、經(jīng)濟性高的能源需求日益突出。與此同時,水力發(fā)電的平穩(wěn)性、安全性成為科學家和工程技術(shù)人員越來越關(guān)心的問題。論文在國家自然科學基金項目“水輪機主軸機械系統(tǒng)動態(tài)特性研究”的資助下,結(jié)合目前國內(nèi)外現(xiàn)狀,提出了一種基于光柵扭矩傳感器的非接觸式扭矩測試方法,通過扭矩測量,實現(xiàn)對水輪機主軸系統(tǒng)動態(tài)特性的監(jiān)測。論文首先根據(jù)光柵測量原理,提出了一種

2、全新的集光、機、電一體化的水輪機主軸扭矩測量方法,并依據(jù)該方法設(shè)計了光柵扭矩傳感系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過光柵扭矩傳感器,將主軸受到的扭矩轉(zhuǎn)換為兩路有相位差的正弦波信號。采用ISP可編程模擬器件對接收到的正弦信號進行放大、濾波,通過A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號以及MCU控制處理,通過串行口送至PC機進行人機交互。該系統(tǒng)不僅在勻速狀態(tài)下有較高的測量精度,而且能夠以較高精度檢測到主軸加、減速狀態(tài)下的扭矩值。該系統(tǒng)適應于各種干擾性強、溫度高等惡

3、劣環(huán)境。論文對光柵測量系統(tǒng)中光柵副工作原理進行了闡述,指出了光柵及其信號質(zhì)量的好壞是整個光柵測量系統(tǒng)優(yōu)劣的關(guān)鍵。根據(jù)系統(tǒng)需求設(shè)計了實驗安裝臺。提出了一種模擬領(lǐng)域的柔性化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)改變了用傳統(tǒng)復雜的手動調(diào)節(jié)電阻來調(diào)節(jié)放大倍數(shù)的辦法,采用ISP模擬可編程器件對模擬信號進行處理。通過編程下載的方法可實現(xiàn)對信號數(shù)字化調(diào)理,放大量程可達±1～±100,可實現(xiàn)帶寬隨意調(diào)節(jié)的低通濾波器。巧妙利用最大光強為定值的特點,采用AD器件將模擬信號轉(zhuǎn)