凸轮式扭振传感器以及扭振测量仪制造技术

本实用新型专利技术涉及一种凸轮式扭振传感器以及扭振测量仪。该凸轮式扭振传感器包含凸轮以及至少两非接触式间隙位移传感器。该凸轮设于待测量的转轴上且与转轴同步旋转，该至少两非接触式间隙位移传感器与凸轮的边缘相对设置，用于检测凸轮旋转的信号。本实用新型专利技术通过展宽脉冲的上升和（或）下降沿，使扭振测量仪的每个采样都能得到转角信息，同样的采样率、采样精度条件下，可以得到比传统技术多得多的转角信息，大大提高测量的频率范围。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种扭振测量仪，尤其是涉及一种凸轮式扭振传感器，以及应用这种传感器的扭振测量仪。
技术介绍
已有的扭振测量仪是旋转编码式扭振测量仪。旋转编码式扭振测量仪的传感器随着转轴产生一连串有疏有密的方波，每个方波的上升、下降沿代表特定的转角(角度位置)。测量仪采用离散的高速采样来提高这些转角信号在时间刻度上的精度。但是，这些高速采样大多只能测到方波基本无信息量的高、低水平位置，少数才能得到边沿的信息。因此这种测量仪测量信号的上限频率较低，只适合测量低阶扭振信号。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种凸轮式扭振传感器及其扭振测量仪，用以提高扭振测量的频率范围，满足高阶扭振信号的测量。本技术为解决上述技术问题而采用的技术方案是提出一种凸轮式扭振传感器，包含凸轮以及至少两非接触式间隙位移传感器。该凸轮设于待测量的转轴上且与转轴同步旋转，该至少两非接触式间隙位移传感器与凸轮的边缘相对设置，用于检测凸轮旋转的信号。在上述的凸轮式扭振传感器中，所述凸轮可为三角凸轮或正弦凸轮。两个非接触式间隙位移传感器，位于三角凸轮的相对检测信号成180度信号相位角的位置。而两个非接触式间隙位移传感器位于正弦凸轮的相对检测信号成90度信号相位角的位置。在上述的凸轮式扭振传感器中，还可包含齿盘及齿沿检测器。齿盘设于转轴上且与转轴同步旋转，齿盘的圆周上具有多个凸齿。齿沿检测器与齿盘的边缘相3对设置。本技术还提供一种凸轮式扭振测量仪，其具有上述的凸轮式扭振传感器。本技术由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，由于每个采样都能得到转角信息，同样的技术条件下(例如采样率、采样精度等)，可以得到比传统技术多得多的转角信息，大大提高测量的频率范围。附图说明为让本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本技术的具体实施方式作详细说明，其中图1A-1B是根据本技术一实施例的单齿的凸轮式扭振传感器结构图。图2A-2B是图l所示凸轮式扭振传感器测量信号示意图。图3A-3B示出图l所示凸轮式扭振传感器所测量的信号示意图。图4根据本技术一实施例的的凸轮齿盘复合式扭振传感器结构图。图5根据本技术另一实施例的的凸轮齿盘复合式扭振传感器测量信号示意图。具体实施方式本技术的实施例基于测量与转轴同步旋转凸轮的信号，得到转轴连续的瞬时转速。转轴的瞬时转速包含平均转速和扭振转速合成的转速。从原理上说，凸轮可以取任何形线。图1A-1B示例2种单齿的凸轮式扭振传感器结构图。其中图1A所示的为三角凸轮10a，其展开后为单边三角直线，图1B所示的为正弦齿轮10b，其展开后为正弦曲线。在具体实施时，可以采用多齿多段重复形线，提高测量性能。三角凸轮10a或正弦凸轮10b设置在待测量扭矩的转轴20上，并随转轴20同步旋转。本实施例中采用两个非接触式间隙位移传感器31、 32检测凸轮信号。其中，以转轴中心为顶点，单边三角直线的三角凸轮10a的两个凸轮转角检测的非接触式间隙位移传感器31、 32相对成180度角，相应地，它们的检测信号相对成180度信号相位角，如图2A所示。图3A进一步示出两个传感器所测量的信号。另外，以转轴中心为顶点，正弦曲线的正弦凸轮10b的两个凸轮转角检测的非接触式间隙位移传感器31、 32相对成卯度角，相应地，它们的检测信号相对成90度信号相位角，如图2B所示。图3B进一步示出两个传感器所测量的信号。在本技术的实施例中，非接触式间隙位移传感器31、 32可以采用任何检测非接触式间隙的位移传感器，包括光电、涡流、电容等形式。在一实施例中，为简化信号检出，可以针对非接触式间隙位移传感器的特性修正凸轮线型。扭振传感器检测到的转角信号即是一种时域的振动信号，可以直接观察时域的振动波型；也可将时域的信号输入到频率分析仪器，得到振动信号频域的频谱。根据需要，测量信号可以进行时域信号处理和/或频域信号处理，图1A、1B示出扭振测量仪所包含的一个用以进行这些处理的信号处理装置100。其中信号处理装置IOO可以进行以下的操作。首先是时域信号处理，对凸轮式扭振传感器31、32测到的旋转的凸轮(10a或10b)的信号，采用等间隔时间At进行信号数字化，再对数字化的信号进行时域及频域的信号处理得到转轴的扭振信号。几乎各种形线的凸轮都能进行扭振测量。其中，三角凸轮和正弦凸轮产生的信号处理容易、精度高。在具体实施中可以采用多齿多段重复形线，以提高测量性能。三角凸轮10a产生的信号经过处理在时域内解算出转轴的转角信号。本实施例定义t时刻测到的转轴角位移6t为e尸K承Vt..........................................(i)式(1)中t——时间；V_—凸轮式扭振传感器电压信号；K一~"传感器灵敏度，定义角度比电压；e—一转轴转角信号。由于三角波在每个周期终点-起始间存在一段与主段反向的波形，将同一三角凸轮式扭振传感器的两个非接触式间隙位移传感器得到的信号相互补充处理，取各自90度至270度的信号段，处理中将图3A中三角凸轮输出的三角波下降段删去。正弦凸轮信号根据的转角信号9t，通过两个非接触式间隙位移传感器分别输出测量到的位移信号At和Bt:价=Ow(e,) = c一， + Ae,)因此，根据凸轮式扭振传感器上两路输出的信号At和Bt可以依据下式得到转轴的转角信号-9力=S/"-14efi, = Ow、e,《,广0,707d,《0.707'"4, ' ..........................................(2)e,= ,广0.707<5,《0.707式(2)中t——时间；At、 Bt——凸轮式扭振传感器两个测量信号；0At、eBt——两个通道分别测到的转轴转角；0t—一转轴转角。上述三角凸轮扭振传感器或正弦凸轮扭振传感器测量得到的转轴转角et通过频域信号处理即可得到转轴的频谱。例如，首先通过FFT信号处理，得到的转轴的频谱；然后根据转速进行重采样，通过FFT信号处理，得到的转轴的阶次谱。图4根据本技术一实施例的的凸轮齿盘复合式扭振传感器结构图。在本实施例中，进一步将凸轮10c与齿盘40整合在一起同时设置在转轴20上，组合成高精度、宽频率范围的复合凸轮齿盘复合式扭振测量传感器。其中凸轮10c是六个三角周期的凸轮，然而其周期数还可以有其他变化。2个电涡流式非接触式间隙位移传感器31、 32相对成90度设置在凸轮10c的边缘，用于测量凸轮旋转信号，如图5所示的两个三角波形lch、 2ch。齿盘40的圆周上具有6多个凸齿，齿沿检测器33设置在齿盘的边缘，用以完成如图5中3ch矩形波周期的检测。由于方波齿盘有角度制造精度高的特点，凸轮齿盘有每个采样都有信号输 出的特点，因此本实施例的凸轮齿盘复合的扭振传感器兼有二者的优点，结构 上也容易实现。本实施例的测量信号如需进行时域信号处理和频域信号处理， 可参照前一实施例的处理过程，在此不再展开描述。本技术的凸轮式扭振测量仪，通过展宽脉冲的上升和(或)下降沿， 使扭振测量仪的每个采样都能得到转角信息，同样的技术条件下(例如采样率、 采样精度等)，可以得到比传统技术多得多的转角信息，大大提高测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种凸轮式扭振传感器，其特征在于包含：　凸轮，设于待测量的转轴上且与转轴同步旋转；　至少两非接触式间隙位移传感器，与所述凸轮的边缘相对设置，用于检测所述凸轮旋转的信号。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韩彦民，胡宾，姜小荧，周文建，王慰慈，周炎，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一一研究所，
类型：实用新型
国别省市：31[]