一种适用于计算轴的功率而不需要使用安装在或粘附在轴上的传感器的测量转动轴的扭距的装置。通过使用脉冲接收器中的一个单一的光电传感器的方式，可以提高其长期精度。由于温度变化和时间推移所产生的传感器数据的变化，将不会影响到其精度。由光源／发射器发出的光通过光导纤维传递，用使光束穿过由安装在轴上的、彼此相距常规距离的编码盘／大齿轮的两个气隙（１６，２１）的方式产生光脉冲。使通过光导纤维（２４ａ，２４ｂ）由光源／发射器（４５）发出光，通过Ｕ形的光学元件（３９，４０），以使其光束产生光脉冲并在光拾取器（３２）处相叠加。在两个编码盘／大齿轮上的叶片／轮齿之间的时间偏置量，是一个有关轴扭转的测量参数，由此可用计算机（５０）计算出轴的功率。为了增加在轴振动时的测量精度，还可以在常规的轴的转动圈数下，对该宽度调制脉冲进行叠加和平均处理。通过测量脉冲的上升和下降边缘以在轴每转动一圈获得两倍数目的脉冲数的方式，可以进一步提高其精度。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种测量加有负载的转动轴的扭转角的新方法。当该角度已知时，便可以象RPM也是已知的或已测量得到的那样，计算出其扭距和功率。直到今日，可用于测量各种类型机械的转动轴的功率的测量方法大部分都是采用粘附在轴上的应变片进行的。即将应变片测量得到的信号通过滑环测量方式或遥测测量方式传递至电子仪器和显示器。当采用遥测测量方式时，必须具有安装在转动轴上的、由转动电池提供电力的发射器，或是采用更新的系统，如可向轴上的应变片电子组件传递功率的无线发射器等等。一种较新的系统采用了所谓的磁霍尔效应传感器。传感器利用两个按彼此相距适当距离的方式安装在轴上的大齿轮上来拾取信号。在两个大齿轮上的测量敏感处分别设置有两个霍尔效应传感器，当向轴施加负载时，在两个传感器检测到的脉冲之间将出现时间滞后。可由该脉冲之间的时间滞后测量出受载轴的扭转角。与此相类似的一个系统，已公开在“Antriebstechnik”33卷(1994)的第八期第53页，题目是“Entwicklungeines robusten ber hrongslosen Drehzal-Drehmoment-Messystems”。美国专利4520681公开了一个利用脉冲应变原理的系统，它具有彼此相距适当的固有距离且安装在轴上的两个转动编码器。利用电脉冲之间的时间滞后测量其扭转角。两个传感器按彼此相距适当的距离的方式安装，且相对于每一个转动编码器有一个传感器。由所述的传感器给出的脉冲之间的所述的时间滞后，由电子计数电路加以测量。在该美国专利4520681中，即可以使用光学传感器，也可以使用磁传感器。这一系统所使用的原理，与“Antriebstechnik”33(1994)第八期第53页中公开的原理，是相同的或称是相类似的。上述的系统均具有共同的运行原理，即为了能检测出受载轴的扭转角，它们均需要使用两个电子传感器。对于这类使用按彼此相距一定距离的方式设置的两个传感器的系统，为了能获得有效的精度，必须使两个传感器的触发点彼此之间不产生漂移。而使用时间和/或温度的变化，均会使彼此间的触发点发生漂移，而且可能是朝着相反的方向。在这儿所公开的本专利技术，是只采用一个传感器测量受载转动轴的扭转角的单一传感器系统。这可以消除在传感器脉冲之间的测量得到的时间滞后间的漂移，以及由此产生的测量失准。本专利技术给出的是一种具有高精度和持久稳定性的新型系统。所提到的这些特征均描述在本专利技术的权利要求1中一种通过测量由按彼此相距适当距离的方式安装在轴(4)上的两个叶片型组件(3a，3b)所产生的脉冲宽度的方式，来测量转动轴的扭距的装置，其特征在于用所述的叶片(3a，3b)产生脉冲的窄光束(2)测量扭转角，与所述的扭转角有关的全部信息均包含在由光敏电子检测器接收到的一系列的宽度调制光脉冲的信号中，该检测器以可存储在计算机存储器中的信号的形式产生电信号，以对其进行处理，并将轴的扭距显示在监测器上。附图说明图1示出了具有一个作为发射器的光源和一个作为接收器的光敏电子传感器的装置。作为发射器的光源可以是一个激光源，也可以是一个光发射二极管(LED)。由发射器(1)发出的窄光束(2)沿与转动轴(4)平行的方向辐射。在轴转动期间，该光束将会受到安装在该轴上的叶片(3a)和(3b)的遮断，而叶片(3a)和(3b)是以彼此相距适当距离的方式安装在轴上的。按这种方式产生的光脉冲由标号为(5)的接收器接收。光敏电子组件(6)将产生电脉冲。当轴上加有负载时，叶片(3a)和(3b)将按与扭转角相等的角度偏置。亮/暗时间将由无负载时t增加到有负载时的t＋Δt。产生这种现象的原因如图4所示，即叶片(3a)和(3b)是安装在轴上的，且彼此的偏置时间为Δt。图2示出了使用光导纤维光缆(9)的一个实例。由所述的光缆发出的光束可在叶片(3a)和(3b)处被遮断。由光源(1)发出的光束穿过叶片(3a)处的空间，进而由光接收器(7)拾取，再穿过光导纤维光缆(9)，光学透镜(10)并且通过叶片(3b)处的空间而到达光接收器(11)，后者与具有产生本机脉冲的电子电路的光敏接收器(6)相联接。采用通过光导纤维光缆进行光传输的方式，可以使其穿过诸如如图2中的(8)所示的轴承等等的障碍物。这使得增大遮断叶片之间的距离成为可能，进而可以提高测量精度。图3A示出了具有两个用于光束调制的编码盘或称大齿轮的一种设置方式。正如图3A所示，由被标为S/M的光源(12)发出的光束，通过光导纤维光缆(13)到达光学转换器/透镜(14)。在光束(15)已通过转动着的转动脉冲调制盘(16)之后，由光接收器(17)接收，后者通过与其相联接的光导纤维(18)发出脉冲调制后的光束，并使其通过透镜(19)。光束(20)将穿过转动盘(21)并由光接收器(22)接收，由后者再发出穿过光导纤维(23)而到达被标为S/M的光敏传感器(12)的光束。按照这种方式，轴每转动一圈，光束就将被分成许多脉冲光束。在两个编码盘(16)和(21)的轮齿之间的偏置量，确定着脉冲宽度，从而可测量出扭转角、转距和轴的功率。图3B示出了与图3A相类似的一种设置方式。在图3A中，发射出的光束(15)、(20)在它们将要穿过盘(16)和(21)处的空间时，是通过呈串联方式设置的光导纤维的。而在如图3B所示的设置方式中，由光源(12)发出的光束被分光成两个平行的光束。由光导纤维(24a)传递的光将通过间隙(26)和盘(16a)。类似的第二光束将通过光束(30)和盘(21a)。两条光束(26)和(30)分别由盘(16a)和(21a)形成脉冲光束。与图3A中的盘(16)和(21)相比，盘(16a)和(21a)被反转了。盘(16a)和(21a)相类似，均具有较窄的光开口和较宽的叶片。开口与叶片之间的的适当的比例可为1∶4。脉冲调制光通过光导纤维(28a)和(28b)传递。这两个脉冲光束在光叠加单元(32)处叠加。由光叠加单元(32)给出的叠加输出是一个脉冲宽度调制光束，并被传递到在图3B中被标为S/M的光敏电子接收器(12)。从原理上讲，如图3A和3B所示的设置方式，可以向标号为(12)的光敏接收器和检测器给出类似的信息。由于和图3A所示的设置方式相比，图3B所示的设置方式具有较低的光阻尼，故更好些。由于光束可以被分成两个光束，而每一个均只通过一个空间间隔。因此，利用如图3B所示的较窄的光开口和较宽的叶片，还可以在将光导纤维(28a)和(28b)给出的脉冲叠加后，避免由加法器(33)给出的光脉冲的信号偏置，所以它更好些。在图5中，标号(34)和(35)表示已通过了如图3A所示的两个盘(16)和(21)上的标号为A1、…An和B1…Bn的盘叶片的光脉冲。正如图3B所示，盘/大齿轮(16a)和(21a)呈与盘(16)和(21)反转的设置模式。附装在同一轴上的盘/大齿轮是彼此对应的，且彼此相距适当的距离。盘/大齿轮(16)和(21)上的多个位置在无负载状态下可以是不严格的。它们通常被设置在位于A1、…An之间的位置B1…Bn处，并且以在轴上加有负载时可以消除其重叠的方式设置。这种状态如图5中的标号(34)和(35)的所示。当轴转动时，光敏传感器(12)将接收如图5中的标号(36)所示的光脉冲。如果本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种通过测量由两个叶片所产生的脉冲宽度的方式测量转动轴的扭距的装置，其特征在于用按彼此相距适当距离的方式安装在轴（４）上的所述的叶片（３ａ，３ｂ）脉冲化了的窄光束（２）测量扭转角，与所述的扭转角有关的全部信息均包含在由光敏电子检测器接收到的一系列的宽度调制光脉冲的信号中，该检测器以可存储在计算机存储器中的信号的形式产生电信号，以对其进行处理，并将轴的扭距显示在监测器上。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：弗朗茨卡斯坦史密斯，马文西格蒙德施托尔松，
申请(专利权)人：弗朗茨卡斯坦史密斯，马文西格蒙德施托尔松，
类型：发明
国别省市：NO[挪威]
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