CN105115636A - 一种车辆传动轴扭矩测定装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车辆传动轴扭矩测定装置，包括两个单端无源声表面波谐振器、两组传感器天线、混频器以及信号查询电路。根据对车辆传动轴的现有材料力学扭转特性的研究，通过两组声表面波谐振器构成差频测量，根据与传动轴轴线成45°角和135°角方向的应变所造成表面波谐振器谐振频率的变化，通过对该变化频率的测量实现传动轴扭矩的测量。表面波谐振器采用单端无源型，无需额外供电，三个传感器天线沿传动轴的某一截面圆周均匀间隔设置，使得传动轴在转动时查询信号能够全覆盖该截面，消除了检测信号的盲区，实现传动轴转矩的动态测量。
Description
技术领域
本发明涉及一种车辆传动轴扭矩测定装置。
背景技术
扭矩是旋转机械传动轴的重要工作参数，扭矩测量已经成为机械测量中一个重要组成部分。扭矩幅值大小、变化规律是反映设备符合的一项重要指标，同时也是传动轴受力状况、安全程度以及使用寿命的度量标准。因此，对车辆扭矩的测量对保障测量安全运行具有重要的意义。现有技术中，广泛使用的扭矩测量技术为应变片测量方法，该种方法主要实现的是静态测量，且需要对传感器进行供电及通过线缆传输检测或控制信号，不利于在一些恶劣运行环境进行扭矩的动态测量。
发明内容
发明目的：针对上述现有技术，提出一种车辆传动轴扭矩测定装置，实现传动轴转矩的动态测量。
技术方案：一种车辆传动轴扭矩测定装置，包括两个单端无源声表面波谐振器、两组传感器天线、混频器以及信号查询电路；待测定的传动轴表面沿轴线方向覆盖带状基体材料，所述两个单端无源声表面波谐振器设置在所述基体材料上并分别与传动轴轴线成45°角和135°角设置，每个单端无源声表面波谐振器分别与一个运算放大器连接构成正反馈电路，所述两个放大器的输出端连接所述混频器的输入端；所述第一组传感器天线包括沿传动轴的某一截面圆周均匀间隔设置的三根天线，所述第二组传感器天线也包括沿传动轴的另一截面圆周均匀间隔设置的三根天线，所述两个单端无源声表面波谐振器的叉指换能器均同时连接所述第一组传感器天线的三根天线，所述混频器的输出端均同时连接所述第二组传感器天线的三根天线，所述信号查询电路连接有天线。
作为本发明的优选方案，所述基体材料为ST切型的石英。
作为本发明的优选方案，所述信号查询电路包括激励信号产生电路、响应信号处理电路、反相器、两个场效应管以及天线，所述反相器的输出端接第一场效应管的栅极，第一场效应管的漏极和第二场效应管的漏极同时连接天线，第一场效应管的源极接响应信号处理电路的信号输入端，第二场效应管的源极接激励信号产生电路的输出端，反相器输入端和第二场效应管的栅极连接外部PWM控制信号。
有益效果：本发明的一种车辆传动轴扭矩测定装置，根据对车辆传动轴的现有材料力学扭转特性的研究，通过两组声表面波谐振器构成差频测量，根据与传动轴轴线成45°角和135°角方向的应变所造成表面波谐振器谐振频率的变化，通过对该变化频率的测量实现传动轴扭矩的测量。表面波谐振器采用单端无源型，无需额外供电，三个传感器天线沿传动轴的某一截面圆周均匀间隔设置，使得传动轴在转动时查询信号能够全覆盖该截面，消除了检测信号的盲区，实现传动轴转矩的动态测量。
利用声表面波谐振器测量转矩过程中，需要面临传动轴温度的干扰；由于石英晶体是一种很稳定常用的压电材料，且ST切型的石英晶体具有零温度系数因此采用ST切型的石英作为SAW谐振器的基体。
附图说明
图1为两个单端无源声表面波谐振器与传动轴的位置关系图；
图2为第一组传感器天线绕传动轴设置示意图；
图3为信号查询电路电路结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
如图1所示，一种车辆传动轴扭矩测定装置，包括两个单端无源声表面波谐振器、两组传感器天线、混频器以及信号查询电路。待测定的传动轴表面沿轴线方向覆盖带状基体材料，基体材料选用ST切型的石英；需要对待检测的传动轴在检测区域进行清洗后，利用黏贴剂将基体材料沿轴心线贴在传动轴的表面。两个单端无源声表面波谐振器设置在基体材料上并分别与传动轴轴线成45°角和135°角设置，每个单端无源声表面波谐振器分别与一个运算放大器连接构成正反馈电路，两个放大器的输出端连接混频器的输入端。
如图2所示，第一组传感器天线包括沿传动轴的某一截面圆周均匀间隔设置的三根天线，第二组传感器天线也包括沿传动轴的另一截面圆周均匀间隔设置的三根天线。两个单端无源声表面波谐振器的叉指换能器均同时连接第一组传感器天线的三根天线，混频器的输出端均同时连接第二组传感器天线的三根天线。
如图3所示，信号查询电路包括激励信号产生电路、响应信号处理电路、反相器、两个场效应管以及天线。反相器的输出端接第一场效应管的栅极，第一场效应管的漏极和第二场效应管的漏极同时连接天线，第一场效应管的源极接响应信号处理电路的信号输入端，第二场效应管的源极接激励信号产生电路的输出端，反相器输入端和第二场效应管的栅极连接外部PWM控制信号。
该车辆传动轴扭矩测定装置工作时，输入信号查询电路的PWM控制信号分为两路，一路用于控制激励信号产生电路通过天线发出激励信号，一路经反相器后控制天线接收混频器输出信号。由于控制发送和接收的信号是同一PWM控制信号和其反相信号，因此天线在任一时刻只作为发射天线或接收天线，且通过控制PWM信号的占空比即能够实现检测值采样频率。
第一组传感器天线将接收到的激励信号传输到两个单端无源声表面波谐振器的叉指换能器，第一组传感器的三根天线绕传动轴某一截面等间距设置，使得激励信号实现环状覆盖，消除因传动轴传动而造成的激励信号接收盲区。两个单端无源声表面波谐振器的谐振频率选择433～435MHz，利用与放大器构成的正反馈结构，将谐振器输出信号转换为正弦波频率信号后，经混频器混频后，通过第二组传感器天线发送出去。两个单端无源声表面波谐振器的输出信号经混频器，构成差频测量模式，最大程度的消除了频率便宜等带来的测量误差。信号查询电路通过天线接收到混频信号后，发送到响应信号处理电路。响应信号处理电路根据与传动轴轴线成45°角和135°角方向的应变所造成表面波谐振器谐振频率的变化，实现传动轴扭矩的测量。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种车辆传动轴扭矩测定装置，其特征在于：包括两个单端无源声表面波谐振器、两组传感器天线、混频器以及信号查询电路；待测定的传动轴表面沿轴线方向覆盖带状基体材料，所述两个单端无源声表面波谐振器设置在所述基体材料上并分别与传动轴轴线成45°角和135°角设置，每个单端无源声表面波谐振器分别与一个运算放大器连接构成正反馈电路，所述两个放大器的输出端连接所述混频器的输入端；所述第一组传感器天线包括沿传动轴的某一截面圆周均匀间隔设置的三根天线，所述第二组传感器天线也包括沿传动轴的另一截面圆周均匀间隔设置的三根天线，所述两个单端无源声表面波谐振器的叉指换能器均同时连接所述第一组传感器天线的三根天线，所述混频器的输出端均同时连接所述第二组传感器天线的三根天线，所述信号查询电路连接有天线。
2.根据权利要求1所述的一种，其特征在于：所述基体材料为ST切型的石英。
3.根据权利要求1所述的一种，其特征在于：所述信号查询电路包括激励信号产生电路、响应信号处理电路、反相器、两个场效应管以及天线，所述反相器的输出端接第一场效应管的栅极，第一场效应管的漏极和第二场效应管的漏极同时连接天线，第一场效应管的源极接响应信号处理电路的信号输入端，第二场效应管的源极接激励信号产生电路的输出端，反相器输入端和第二场效应管的栅极连接外部PWM控制信号。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510428369.7A CN105115636A (zh) | 2015-07-17 | 2015-07-17 | 一种车辆传动轴扭矩测定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201510428369.7A CN105115636A (zh) | 2015-07-17 | 2015-07-17 | 一种车辆传动轴扭矩测定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105115636A true CN105115636A (zh) | 2015-12-02 |
Family
ID=54663677
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510428369.7A Pending CN105115636A (zh) | 2015-07-17 | 2015-07-17 | 一种车辆传动轴扭矩测定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105115636A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106404247A (zh) * | 2016-10-25 | 2017-02-15 | 中国船舶重工集团公司第七0四研究所 | 基于瑞利波模式的声表面波双谐振器一体化扭矩传感器 |
| CN109211447A (zh) * | 2017-07-09 | 2019-01-15 | 东北林业大学 | 一种无源无线汽车c-eps***扭矩测量装置 |
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2015
- 2015-07-17 CN CN201510428369.7A patent/CN105115636A/zh active Pending
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|---|---|---|---|---|
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20151202 |