專利名稱：非接觸式磁敏扭矩檢測單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種扭矩檢測單元，確切地說，涉及一種使用機電一體化器件裝備，對轉(zhuǎn)軸毋須接觸即可精確測定其扭矩參數(shù)的檢測裝置。
“扭矩”是表征機械設(shè)備運行狀態(tài)的一項重要檢測參數(shù)。對于某些機械裝置，如切削機床的傳動軸、石油鉆機的鉆頭等，其主要受力形式就是扭轉(zhuǎn)，由扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的扭矩則是在設(shè)計傳動軸、鉆頭時保證其強度和剛性所要考慮的最主要參數(shù)之一。目前傳統(tǒng)的扭矩測定裝置，結(jié)構(gòu)都比較復雜，例如，在航空裝備上都采用液壓技術(shù)測定扭矩，由油泵、油管、閥缸組成的液壓系統(tǒng)既龐雜又繁瑣；在石油鉆井機械上則采用機械式裝置測定扭矩，同樣存在結(jié)構(gòu)復雜和需將敏感頭直接加載于被檢測轉(zhuǎn)軸上影響測量精度等弊病。近年來出現(xiàn)一些采用應(yīng)變片和應(yīng)變諧振等方式測試扭矩的裝置，但仍嫌繁雜，且成本昂貴，這些檢測裝置都不適合制成一種簡單的傳感器件，用于機電一體化的標準在線檢測采集單元。
本實用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，可以進行非接觸量測的磁敏扭矩檢測單元。
本實用新型的結(jié)構(gòu)如

圖1所示。它是由檢出和讀放兩部分組成的，其中檢出部分是由一個固定安裝在被檢測轉(zhuǎn)軸1上的薄壁剛性套筒2、裝于套筒2另一端的外套環(huán)3及套裝在被測轉(zhuǎn)軸1上、并與外磁環(huán)3相對應(yīng)的內(nèi)磁環(huán)4所組成，讀出部分則為在外磁環(huán)3的外側(cè)鄰近處固裝有磁敏霍爾傳感器5及其插裝于標準接口介面6中的適配模塊7。8是通過標準串行通信接口與標準接口介面6相連通的微型計算機。其中內(nèi)磁環(huán)4與外磁環(huán)3同軸，并可以在被測轉(zhuǎn)軸1上滑移和調(diào)整。調(diào)好位置后內(nèi)磁環(huán)4應(yīng)與被測轉(zhuǎn)軸1的位置相對固定。
本實用新型的工作原理是利用被測定的傳動軸受扭后產(chǎn)生彈性變形，使內(nèi)外兩磁環(huán)感測元件產(chǎn)生表面的磁通變化，再用磁敏感元件作為采集單元接收此磁通變化，并進行適當?shù)臄?shù)據(jù)處理來測定扭矩。當轉(zhuǎn)軸1受扭轉(zhuǎn)后會產(chǎn)生一定的彈性變形，此變形大小與轉(zhuǎn)軸的金屬材料強度、剛度和其結(jié)構(gòu)形狀、尺寸都有著密切關(guān)系。而轉(zhuǎn)軸1所承受的扭矩將使固定在其上、并與外磁環(huán)3已調(diào)整好位置的內(nèi)磁環(huán)4也隨之產(chǎn)生錯位。由于此兩個磁環(huán)都是采用具有磁能積高、矯頑力強等特性的稀土永磁材料制造并在相對應(yīng)的部位充磁的，兩者未錯位時，內(nèi)外磁環(huán)處于良好的磁偶合狀態(tài)，因此在外磁環(huán)的外側(cè)漏磁極少，其表面的磁通量很小。而當轉(zhuǎn)軸1受扭后，內(nèi)外磁環(huán)隨之錯位，兩者的磁偶合狀態(tài)就發(fā)生變化，外磁環(huán)外側(cè)的漏磁通將隨著錯移量的大小而與之成比例地增大。而在外磁環(huán)外側(cè)固裝有霍爾磁敏傳感器5，因其安裝位置非常貼近外磁環(huán)，外磁環(huán)的磁通變化自然會被傳感器所檢測到，傳輸器檢出的信號又被接入插在標準接口介面6里的適配模塊7，適配模塊7可以把此微弱信號進行放大至標準的模擬信號(4～20毫安或0～5伏)后直接顯示相應(yīng)扭矩參數(shù)；適配模塊7也可把此信號進行數(shù)字量化后，通過接口介面送入計算機8處理，由打印機或顯示器表示出轉(zhuǎn)軸扭矩參數(shù)。這種霍爾磁敏傳感器5標準接口介面6和適配模塊7都是已經(jīng)比較成熟的機電一體化過程控制系統(tǒng)中的零部件，市場上可以選購到各種規(guī)格供不同的量程范圍選用，本實用新型的主要貢獻在于扭矩檢出部分和把上述傳感電子器件用于讀放檢出的微弱信號。
本實用新型的扭矩檢出部件結(jié)構(gòu)簡單，工作時不與任何受力運動部件相接觸或產(chǎn)生摩擦，對零件不會發(fā)生任何損傷；其本身也不受力，只是與被測轉(zhuǎn)軸相對固定和隨之旋轉(zhuǎn)；而且檢出部分沒有任何電子元器件，毋須加電，既安全方便，又有適應(yīng)性強，可以在許多工作環(huán)境惡劣的場合應(yīng)用的特性，所以，本實用新型是一種比較理想的工業(yè)過程控制系統(tǒng)中在線檢測采集單元。
權(quán)利要求1.一種非接觸式磁敏扭矩檢測單元，是由檢出和讀放兩部分組成，其特征在于檢出部分是由一個固定安裝在被檢測轉(zhuǎn)軸1上的薄壁剛性套筒2、裝于套筒2另一端的外磁環(huán)3及套裝在被測轉(zhuǎn)軸1上，并與外磁環(huán)3相對應(yīng)的內(nèi)磁環(huán)4所構(gòu)成，讀出部分則為在外磁環(huán)3外側(cè)鄰近處固裝的磁敏霍爾傳感器5及其插裝于標準接口介面6中的適配模塊7，標準接口介面6與微型計算機8通過標準串行通信接口相連。
2.如權(quán)利要求1所述的磁敏扭矩檢測單元，其特征在于內(nèi)外磁環(huán)都是采用稀土永磁材料制造的。
專利摘要一種非接觸式磁敏扭矩檢測單元，由一個固定安裝在被檢測轉(zhuǎn)軸上的薄壁剛性套筒、裝在套筒另一端的外磁環(huán)及套裝在被測轉(zhuǎn)軸上的內(nèi)磁環(huán)組成的檢出部件和由固裝在外磁環(huán)外側(cè)的磁敏霍爾傳感器及其運算放大電路或適配模塊構(gòu)成的讀放部件兩部分構(gòu)成。結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，對被測轉(zhuǎn)軸無損傷，適應(yīng)性強，是一種比較理想的工業(yè)過程控制系統(tǒng)的在線檢測采集單元。
文檔編號G01L5/00GK2113480SQ92204859
公開日1992年8月19日 申請日期1992年3月24日 優(yōu)先權(quán)日1992年3月24日
發(fā)明者石行 申請人:北京市西城區(qū)新開通用試驗廠