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

1、水力發(fā)電作為我國(guó)的一項(xiàng)支柱產(chǎn)業(yè),在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中起著不可替代的作用。近年來(lái)能源競(jìng)爭(zhēng)的加劇,使得這種環(huán)保性佳、經(jīng)濟(jì)性高的能源需求日益突出。與此同時(shí),水力發(fā)電的平穩(wěn)性、安全性成為科學(xué)家和工程技術(shù)人員越來(lái)越關(guān)心的問(wèn)題。論文在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“水輪機(jī)主軸機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性研究”的資助下,結(jié)合目前國(guó)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(cè)試方法,通過(guò)扭矩測(cè)量,實(shí)現(xiàn)對(duì)水輪機(jī)主軸系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的監(jiān)測(cè)。論文首先根據(jù)光柵測(cè)量原理,提出了一種

2、全新的集光、機(jī)、電一體化的水輪機(jī)主軸扭矩測(cè)量方法,并依據(jù)該方法設(shè)計(jì)了光柵扭矩傳感系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)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(hào)。采用ISP可編程模擬器件對(duì)接收到的正弦信號(hào)進(jìn)行放大、濾波,通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)以及MCU控制處理,通過(guò)串行口送至PC機(jī)進(jìn)行人機(jī)交互。該系統(tǒng)不僅在勻速狀態(tài)下有較高的測(cè)量精度,而且能夠以較高精度檢測(cè)到主軸加、減速狀態(tài)下的扭矩值。該系統(tǒng)適應(yīng)于各種干擾性強(qiáng)、溫度高等惡

3、劣環(huán)境。論文對(duì)光柵測(cè)量系統(tǒng)中光柵副工作原理進(jìn)行了闡述,指出了光柵及其信號(hào)質(zhì)量的好壞是整個(gè)光柵測(cè)量系統(tǒng)優(yōu)劣的關(guān)鍵。根據(jù)系統(tǒng)需求設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)安裝臺(tái)。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(fù)雜的手動(dòng)調(diào)節(jié)電阻來(lái)調(diào)節(jié)放大倍數(shù)的辦法,采用ISP模擬可編程器件對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行處理。通過(guò)編程下載的方法可實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)數(shù)字化調(diào)理,放大量程可達(dá)±1～±100,可實(shí)現(xiàn)帶寬隨意調(diào)節(jié)的低通濾波器。巧妙利用最大光強(qiáng)為定值的特點(diǎn),采用AD器件將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)