大型柴油机所用到的传感器种类及原理

1、船舶大型柴油机所用到的传感器种类及原理【摘 要 】:船舶柴油机能够根据环境、工况等的变化进行自我调节和控制，它主要通过各种传感器来监测当前的运行参数。本文简要介绍温度传感器、压力传感器和速度位置传感器、电容式传感器测量液位、电阻应变式旋转扭矩传感器 。电容式传感器测量液位采用差动电容差压传感器测量液体的压力,利用液体的压力公式计算液位 ,设计了一种便携式低功耗液位仪。该仪器可以实现液位信号的采集和运算,同时还配有温度检测系统 ,通过软 件编程 对液位进行温度补偿 ,同时计算出液位值。最后简述了几种常见的电阻应变式旋转扭矩传感器,对包括接触式、非接触式,可断轴、不可断轴,高转速、低转速等各种测量

2、状态下应采取哪种旋转扭矩传感器进行测量及各种旋转扭矩传感器的优缺点都进行了详细的分析 。关键词： 船舶柴油机 ； 温度传感器 ； 压力传感器 ； 速度位置传感器 电容式传感器测量液位 ； 电阻应变式旋转扭矩传感器 Abstract:Marine diesel engine can be environmental, such as changes in working conditions for self-regulation and control, it is mainly through a variety of sensors to monitor the current opera

3、ting parameters.This paper introduces the temperature sensor, pressure sensor and speed position sensors, capacitive sensors measure liquid level, resistance strain rotary torque sensors.Capacitive liquid level sensor using differential capacitive differential pressure sensor to measure the liquid p

4、ressure, the pressure of the liquid formula level, low-power design of a portable liquid level meter.The instrument can achieve level signal acquisition and operation, and comes with temperature detection system, by software programming the temperature compensation of the liquid, while the value cal

5、culated level.The application of the several common resistance strain rotary torque sensors, and include contact, non-contact, can be broken shaft, not off-axis, high speed, low speed and other measurements which should be taken under torsionmoment of the sensors and the advantages and disadvantages

6、 of various rotary torque sensors have carried out a detailed analysis. Key words：Marine diesel engine; temperature sensor; pressure sensor; speed position sensor Capacitive liquid level sensor; resistance strain rotary torque sensor1、温度传感器 船舶柴油机上用的温度传器为二线式敏温度传感器，其外形如图2所示。随着温度的升高，热敏电阻的阻值降低，正常情况下阻值在5

7、0040 之间变化，表所示为一个典型的康明斯温度传感器参数，具体参数值请参照随电路图提供的传感器技术参数表。图3为温度传感器的工作原理图。随着温度的升高，热敏电阻值降低，从而使信号电压降低，根据温度传感器的工作原理，可以用检查热敏电阻 阻值的方法检查温度传感器，通过对比实际测量所得的电阻值和参数表中的电阻值，来判断温度传感器是否正常。 具体实例：WR系列热电偶概述： 工业用热电偶作为温度测量，通常用来和显示仪表等配套使用，以直接测量各种生产过程中从0至+1800范围内的液体、蒸汽和气体介质以及固体表面的温度测量。技术指标： 测温范围、型号、分度号、精度等见附表 绝缘电阻：温度为1535相对湿度

8、80% 热电偶的若电极和保护管应为应不小于5M(电压100V), 热电偶的最小插入深度应不小于其保护管直径的810倍 引线可为二线或三线 响应时间:金属保护管16 t90s 12 t30s 保护管材料:不锈钢1Cr18Ni9Ti、探钢20#、高铝质附表一：名 称型 号分度号测温范围直径（mm）允许误差镍铬-镍硅WRKK0130012、16、20、25 可选2.5或0.75t镍铬-康铜WRE E08002.5或0.75t铂老10-铂WRS S016002.5或0.75t铂老30-铂老6WRB B018002.5或0.75t型号规格：WR温度仪表 附表二： 单位：mm16 20 25总长L插深I总

9、长L插深I总长L插深I30035040045055065090011501502002503004005007501000400450550650900115016502150250300400500750100015002000550650900115016502150400500750100015002000 热电偶热电偶材料K：镍铬-镍硅E：镍铬-康铜S：铂铑10-铂B：铂铑30-铂铑6安装固定形式1、无固定装置式2、固定螺纹式3、活动法兰式4、固定法兰式5、直角式6、固定螺纹锥形接线盒形式2、防溅式3、防水式4、防爆式保护管规格0、 16mm不锈钢管1、 12mm不锈钢管2、20mm不

10、锈钢管3、16mm高铝管4、25mm高铝管欢迎拨打移动热线：1360 115 9475或0108170 9716垂询或索取资料！WZ系列热电阻概述：工业用热电阻作为温度测量仪表，通常用来和显示仪表等配套使用，直接测量各种生产过程中从-200+500范围内的液体、蒸汽和气体介质以及固体表面的温度。 技术指标：测温范围、型号、分度号、精度等见附表三 绝缘电阻：温度为1535相对湿度80% 热电偶的若电极和保护管应为应不小于5M(电压100V), 热电偶的最小插入深度应不小于其保护管直径的810倍 引线可为二线或三线 响应时间:金属保护管16 t90s 12 t30s 保护管材料:不锈钢1Cr18N

11、i9Ti、探钢20#、高铝质热电阻类别分度号测温范围允许误差t()WZP铂热电阻Pt100、Pt50Pt10-200+600A级（0.15+0.002t）WZP铂热电阻-200+450B级（0.30+0.005t）WZC铜热电阻CU50-50+150（0.30+0.005t） 防爆标志：dIIbT4 附表三：选型规格：WZ 注：“t”为实际测量温度 温度仪表 热电阻 热电阻材料 P铂热电阻 C铜热电阻 按装固定形式 1无固定装置 2固定螺纹 3活动法兰 4固定法兰 接线盒形式2防溅式3防水式保护管规格016不锈钢管112不锈钢管WRZ系列一体化温度变送器概述： WRZ系列一体化温度变送器是热电

12、阻、热电偶与变送器的完美结合，以十分简捷的方式把-2001300的温度信号转换为标准420mA电流信号实现对温度精确测量与控制。WZR温度变送器可与显示仪、控制系统、记录仪等调节器配套使用，并被广泛应用于石油、化工、发电、医药、纺织、锅炉等工业领域。技术指标： 仪表主要特点： 基本误差：1.0%、0.5%、0.25% 二线制输出、无需补偿导线 输出信号：420mA 抗干扰能力强、远传性能好 负载电阻：250允许范围为0500 结构简单、合理安装方便 供电电源：24V DC 允许范围为1830VDC 小型化、安全可靠、使用寿命长 温度漂移：0.015%/ 三线制、二线制输入方法通用 环境温度：-

13、2560、相对湿度：95% 液晶显示现场温度，清晰度高，无视觉误差 防爆等级：dIIBT4 测温范围：品名测温材料分度号测温范围热电偶镍铬-康铜E01000范围内任选镍铬-镍硅K01300范围内任选铂铑10-铂S01600范围内任选铂铑30-铂铑6B01800范围内任选热电阻铂热电阻Pt100-200600范围内任选铜热电阻Cu50-50150范围内任选铜热电阻Cu100-50150范围内任选注：1、在测温范围800以下、隔爆型机电一体化温度变送器的防爆性能有效2、可按用户要求特殊设计、生产其它型号的变送器工作原理： 温度变送器采用热电偶、热电阻作为测温元件，从测量元件输出信号送到变送器模块，

14、经稳压滤波、运算放大、非线形校正、V/I转换、恒流等电路处理后，转换为与温度成线性关系的标准电流信号输出。如图：热电偶或热电阻 稳压 24V DC 输入网络 高性能放大 电压/电流转换 420mA 非线性校正选型规格WRB 一体化温度变送器类别A热电偶 K E B SB热电阻 Pt100、Cu50、Cu100测温范围TA -200600TB 01600插入深度L 02000mm内任选保护管直径D0 2至8可选D1 12 、16、20、25可选连接工艺M1 M121.5M2 M201.5M3 M272M4 法兰式M5 直插式接线盒形式 2 防溅式3防水式4防爆式现场显示形式0无显示1数字显示接线

15、盒形式 结构形式安装固定形式注意事项1、 热电阻到变送器端子间的引线要求尽量缩短，以减少不必要的精度损失。2、 变送器所接的信号线可以为普通的双绞线。3、 特殊规格订货可经双方协商决定4、 可根据用户需要配用相应材料的保护管，如刚玉质或高铝质保护管。3、压力传感器 控制系统中典型的压力传感器包括机油压力传感器、进气压力传感器、燃油压力传感器、大气压力传感器，以及某些情况下OEM安装的压力传感器。天然发动机通常还安装有多个压力传感器。康明斯发动机上使用的压力传感器有2种：一种是电容式压力传感器；另外一种是压电晶体式传感器。2种传感器均为3线式，2根电源线向传感器提供5V的工作电压，1根信号线向C

16、U提供压力信号电压。燃油压力传感器接线图和装配图如图所示。电容式压力传感器通过内部的一个电容来感应压力的变化，当压力变化时，压力差使电容的个极板之间的距离发生变化，从而输出一个信号电压。压电晶体式传感器通过内部一个压电晶体来感应压力的变化，当压力变化时，作用在压电晶体上的压差使电晶体输出一个信号电压。 根据压力传感器测量压力时参考压力的不同，压力传感器又可以分为相对 压力传感器和绝对压力传感器2种。相对压力传感器测量压力时的参考压力为大气压力，因此其测量大气时的测量值为零；绝对压力传感器 测量压时的参考压力是真空，其测得的压力值为绝对压力。压力传感器工作原理 如图5所示 。 大部分压力传感器无

17、法通过测量电阻的方式来判断好坏，而需要在压力传感器作时通过输出的信号电压来判断。因此在检测压力传感器时需要专用的检测导线，保证传感器正常工作的时将条线引出供检测，不同的压力传感器需要不同的检测导线。图6为3种不同的压力传感器测试插头 。 不同的压力传感器其插头不同，所选用的专用测试导线不同，但其测试方法是一样的。测试方法是：断开传感器与线路的插头；选择正确的测试导线（即测试导线插头与传感器插头相同）；用万用表在测试端分别测出输入电压和输出信号电压。把测得的电压值分别与发电机厂给出的标准技术规范相比较，即可判断该传感器是否正常。具体实例：HB2135系列专用型硅压阻压力传感器特点：自主设计、专业

18、制造的硅压阻压力传感器标准压力接口和信号输出 膜片隔离、稳定可靠恒流、恒压供电模式的温度补偿网络广泛应用于现场过程控制、设备仪器的气体和液体的表压、绝压的测量主要技术指标：序号项目规格1基准量程35kPa、100kPa、250kPa、600kPa、1MPa、2.5MPa、6MPa、10MPa、25MPa 、40MPa、60MPa 、100MPa2过载能力1.5倍基准量程的3零点输出1mV4满量程输出50mV5准确度0.1%F.S、0.25%F.S、0.5%F.S6电特性供电电源：1mA,或恒压5V 绝缘电阻：200M（100VDC）桥路阻抗：5（120%） k7温度范围工作温度：-40+100

19、 070（典型）补偿温度：-30+100、-10+50、0708零点温度系数0.02%F.S /（典型）9灵敏度温度系数0.02%F.S / （典型）10长期稳定性0.2%F.S /年注：1.准确度包括迟滞、重复性和非线性（最小二乘法） 2.没有其它说明,所有测试值均相对25电气接线示意图 典型应用电路 红色导线电源+ 棕色导线电源-橙色导线输出+ 黄色导线输出-型号及规格代号HB2135专用型硅压阻压力传感器代 号品 种A绝 压G 表 压代 号基准量程35035kPa1010100kPa2510250kPa6010600kPa10201MPa25202.5MPa60206MPa103010M

20、Pa253025MPa403040MPa603060MPa1040100MPa代 号准确度等级B0.1%F.SC0.25%F.SD0.5%F.S代号温度补偿模式AT恒流供电温度补偿VT恒压供电温度补偿代 号压力测量接口JM201.5外螺纹KZ1/2外螺纹L客户约定代 号信号输出连接M1航空接插件M2赫斯曼接插件M3缆线连接L客户约定代 号补偿温区T1-30+100T2-10+50T3 070数 字年代及编号选型示例HB2135 G 102 C J M2 T1 HB2135系列专用型硅压阻压力传感器，表压，量程01MPa，准确度0.25%F.S， M201.5外螺纹压力测量接口，赫斯曼接插件连接

21、，补偿温区-30+100 2006年生产，第00003编号。3、 速度与位置传感器4、 速度与位置传感器是船舶柴油发电机上用于检测柴油机机运行速度和凸轮轴位置的传 感器。常用的有种不同形式的速度传感器：磁绕组（VR）式和霍尔效应式，如图 8所示。具体实例：转速测量及控制的基本原理1.1 转速测量原理 转速的测量方法很多，根据脉冲计数来实现转速测量的方法主要有M法(测频法)、T法(测周期法)和MPT法(频率周期法)，该系统采用了M法(测频法)。由于转速是以单位时间内转数来衡量，在变换过程中多数是有规律的重复运动。根据霍尔效应原理，将一块永久磁钢固定在电机转轴上的转盘边沿，转盘随测轴旋转，磁钢也将

22、跟着同步旋转，在转盘下方安装一个霍尔器件，转盘随轴旋转时，受磁钢所产生的磁场的影响，霍尔器件输出脉冲信号，其频率和转速成正比。脉冲信号的周期与电机的转速有以下关系： 式中：n为电机转速；P为电机转一圈的脉冲数；T为输出方波信号周期 根据式(1)即可计算出直流电机的转速。 霍尔器件是由半导体材料制成的一种薄片，在垂直于平面方向上施加外磁场B，在沿平面方向两端加外电场，则使电子在磁场中运动，结果在器件的2个侧面之间产生霍尔电势。其大小和外磁场及电流大小成比例。霍尔开关传感器由于其体积小、无触点、动态特性好、使用寿命长等特点，故在测量转动物体旋转速度领域得到了广泛应用。在这里选用美国史普拉格公司(S

23、PRAGUE)生产的3000系列霍尔开关传感器3013，它是一种硅单片集成电路，器件的内部含有稳压电路、霍尔电势发生器、放大器、史密特触发器和集电极开路输出电路，具有工作电压范围宽、可靠性高、外电路简单输出电平可与各种数字电路兼容等特点。 1.2 转速控制原理 直流电机的转速与施加于电机两端的电压大小有关，可以采用C8051F060片内的DA转换器DAC0的输出控制直流电机的电压从而控制电机的转速。在这里采用简单的比例调节器算法(简单的加一、减一法)。比例调节器的输出系统式为： 式中：Y为调节器的输出；e(t)为调节器的输人，一般为偏差值；Kp为比例系数。 从式(2)可以看出，调节器的输出Y与

24、输入偏差值e(t)成正比。因此，只要偏差e(t)一出现就产生与之成比例的调节作用，具有调节及时的特点，这是一种最基本的调节规律。比例调节作用的大小除了与偏差e(t)有关外，主要取决于比例系数Kp，比例调节系数愈大，调节作用越强，动态特性也越大。反之，比例系数越小，调节作用越弱。对于大多数的惯性环节，Kp太大时将会引起自激振荡。比例调节的主要缺点是存在静差，对于扰动的惯性环节，Kp太大时将会引起自激振荡。对于扰动较大，惯性也比较大的系统，若采用单纯的比例调节器就难于兼顾动态和静态特性，需采用调节规律比较复杂的PI(比例积分调节器)或PID(比例、积分、微分调节器)算法。系统的硬件软件设计系统采用

25、单片机C8051F060作为主控制器，使用霍尔传感器测量电机的转速，通过7079最终在LED上显示测试结果。此外，还可以根据需要调整控制电机的转速，硬件组成由图1所示。 系统测速框图如下电机霍尔传感器脉冲信号放大C8051F0607279LED 测速原理图测速原理：测速的方法决定了测速信号的硬件连接，测速实际上就是测频，因此，频率测量的一些原则同样适用于测速。通常可以用计数法、测脉宽法和等精度法来进行测试。所谓计数法，就是给定一个闸门时间，在闸门时间内计数输入的脉冲个数；测脉宽法是利用待测信号的脉宽来控制计数门，对一个高精度的高频计数信号进行计数。由于闸门与被测信号不能同步，因此，这两种方法都

26、存在1误差的问题，第一种方法适用于信号频率高时使用，第二种方法则在信号频率低时使用。等精度法则对高、低频信号都有很好的适应性。图2是测速电路的信号获取部分，在电源输入端并联电容C2用来滤去电源尖啸，使霍尔元件稳定工作。HG表示霍尔元件，采用CS3020，在霍尔元件输出端（引脚3）与地并联电容C3滤去波形尖峰，再接一个上拉电阻R2，然后将其接入LM324的引脚3。用LM324构成一个电压比较器，将霍尔元件输出电压与电位器RP1比较得出高低电平信号给单片机读取。C4用于波形整形，以保证获得良好数字信号。LED便于观察，当比较器输出高电平时不亮，低电平时亮。微型电机M可采用 型，通过电位器RP1分压

27、，实现提高或降低电机转速的目的。C1电容使电机的速度不会产生突变，因为电容能存储电荷。电压比较器的功能：比较两个电压的大小(用输出电压的高或低电平，表示两个输入电压的大小关系)： 当“”输入端电压高于“”输入端时，电压比较器输出为高电平； 当“”输入端电压低于“”输入端时，电压比较器输出为低电平；比较器还有整形的作用，利用这一特点可使单片机获得良好稳定的输出信号，不至于丢失信号，能提高测速的精确性和稳定性。控制器C8051F060主要完成转速脉冲的采集、16为定时计数器计数定时、运算比较，片内集成的12位DAC0控制转速，并且通过7279显示接口芯片实现数码显示等多项功能。 系统采用外部晶振，

28、系统时钟SYSCLK等于，T0定时1 ms，初始化时TH0=(-SYSCLK1 000)8；TL0=-SYSCLK1 000。等待1 s到，输出转速脉冲个数N，计算电机转速值。将1 s内的转速值换算成1 min内的电机转速值，并在LED上输出测量结果。软件设计本系统采用C8051F060中的INT0中断对转速脉冲计数。定时器T1工作于外部事件计数方式对转速脉冲计数；T0工作于定时器方式均工作于方式1。每到1 s读一次计数值，此值即为脉冲信号的频率，根据式(1)可计算出电机的转速。由于直流电机的转速与施加工于电机两端的电压大小有关，故将实际测得的转速值与预设的转速值比较，若大于预设的转速值则减小

29、DAC0的数值，若小于转速预设的转速值则增加DAC0的值调整电机的转速，直到转速值等于预设定的值，这样就实现了对电机转速的控制，主程序和T0中断流程图如图2、3所示。 ZS-02霍尔转速传感器一 简介霍尔转速传感器采用霍尔效应，当金属齿经过霍尔传感器前端时，引起磁场变化，霍尔元件检测到磁场变化，并转换成一个交变电信号，传感器内置电路对该信号进行放大、整形，输出良好的矩形脉冲信号，测量频率范围更宽，输出信号更精确稳定，安装简单，防油防水，已在电力、汽车、航空、纺织、石化等测速领域得到广泛应用二技术参数 工作电压：524V 测量范围：020KHz 感应距离：02mm 测速齿轮形式：模数2 4（渐开

30、线齿轮） 输出信号：方波，其峰无关，最大输出电流20mA峰值等于工作电源电压幅度，与转速 工作温度：-40 +150 螺纹规格：16传感器（M161） 重 量：约120三订货指南订 货代 号：ZS-02-A- B传感器长度：A B0 1：65mm 0 1: 单路输出0 2：117mm 0 2：两路输出0 3：148mm如ZS-02-B02 表示117mm长的ZS-02形传感器。4、电容式传感器测量液位电容式油位传感器，是为铁路机车、汽车油箱、油罐车、油库等油位的精确测量而量身定做的专用仪表，采用先进的电容传感器采集电路结合16位单片机进行信号处理，精度可达0.2%。整机无任何可动或弹性部件，耐

31、冲击、安装方便、可靠性高、精度高、性能价格比好。可安装在各种场合对汽油、柴油、各种液压油等油位进行准确的测控。产品核心部件采用先进的射频电容检测电路经过16位单片机经过精确的温度补偿和线性修正，转化成标准电信号（一般为420 mA）。可选HART、CANBUS、485通讯协议进行系统组态。全系列变送器都具有自校准功能，用户可通过两个按键或两根引线进行“零点”、“量程”自动校准，以适应各种复杂场所的不同要求。二、仪表特点：l 结构简单，无任何可动或弹性元部件，因此可靠性极高，维护量极少。一般情况下,不必进行维修。l 调整方便，完全智能化。“零点”与“量程”仅需用磁性笔轻点一下即可。l 精确的温度

32、补偿，消除了油介质因热胀冷缩引起的误差。l 可用于高温油位测量，且测量值不受被测液体的温度、比重及容器的形状、压力影响。l 输出信号具有一定的阻尼时间，消除了因振动、颠簸引起的数据波动。l 完善的过流、过压、电源极性保护。三、工作原理：电容式油位传感器的传感部分是一个同轴的容器，当油进入容器后引起传感器壳体和感应电极之间电容量的变化，这个变化量通过电路的转换并进行精确的线性和温度补偿，输出420mA标准信号供给显示仪表。四、性能指标： 检测范围：10-2000 精 度: 0.5级 承压范围: -0.1MPa5MPa 探极耐温: -50200 环境温度: -2070 输出信号: 420mA 供电

33、电源: DC1228V(典型值24VDC) 固定方式:螺纹安装M161五、安装与调试：1、传感器为标准二线制仪表，电源（信号）线应使用屏蔽线或两根纽在一起的双绞线，尽量不要与其它电线一起通过线管或明线槽，也不可在大功率设备附近穿过。2、本产品在出厂时已经校准，可适合大多数不导电的液体。若需要现场调整可采取以下方法：现场调零-当油位处于下限时，用磁性笔断续接触黑色壳体上的“零点”部位，直到输出电流调整到4mA。现场调满-当油位处于上限时，用磁性笔断续接触黑色壳体上的“满点”部位，直到输出电流调整到20mA。5、电阻应变式旋转扭矩传感器1接触式旋转扭矩传感器接触式旋转扭矩传感器的原理为：传动轴由于

34、受扭产生机械应变，引起贴在轴上的应变计变形使其电阻值发生改变，从而导致应变电桥失衡 ，输出与扭矩成正比的微弱电压信号，然后即可根据材料力学中应变和扭矩的关系得到相应扭矩大小，里信号的传输采用接触式的导电滑环和刷臂，图1为接触式旋转扭矩传感器测量的原理图 。旋转轴上的应变桥把电压信号传递给和旋转轴一起旋转的导电滑环，导电滑环再把信号传递给和其接触的固定在传感器外壳上的导电刷臂，从而完成信号由旋转到静止的可靠传递 。 图 1接触式旋转扭矩传感器原理框图一般情况下，刷臂分为两种，一种 为刷丝式，一种为刷片式 。刷丝式的刷臂和滑环的接触面小,摩擦小，但信号传递可靠性相对较低，不适合高速旋转下测量，一般

35、转速在500 r/m in 情况下，可采用这种测量方式；刷片式的刷臂和滑环的接触面大，摩擦大，信号传递可靠性相对较高，一般转速在5 00 300 0 r/m in的情况下，可采用这种测量方式 。接触式旋转扭矩传感器的特点是：适合测量静止扭矩，也可以测量低 速转动 扭矩；体积小，重量轻，易于安装；无需复杂电路；存在导电滑环的磨损，寿命有限，不适合高转速场合 。2非接触式旋转扭矩传感器 非接触式旋转扭矩传感器中能量的传递都是通过非接触耦合的电磁感应来供电的，传递电压为9V左右。 电感集流环是应用初级线圈与次级线圈之间的电磁感应现象来进行非接触能源传递的 解决了在旋转运动状态下，对旋转扭矩传感器进行

36、持续、非接触供能的问题 。电感集流环的初级线圈是绕在一个静止的尼龙骨架上， 外面包有电磁纯铁 ，卡在传感器的外壳上； 次级线圈是绕在一个圆环形电磁纯铁上， 圆环形电磁纯铁固定在弹性轴上， 与轴一起旋转。静止的和旋转的线圈同轴布置，互相不接触，有一个很小的空气间隙。为了提高两个线圈之间的耦合系数，这个间隙应该尽可能做得小，通常约为 0115 mm 。加在初级线圈上的高频电压 (一般为 10 60Hz)，通过电磁感应在旋转的次级线圈上感应出电压，经稳压 、整流后为应变电桥、信号处理电路及发射机提供能量 。感应供电的优点是适合长时间测量，尤其适合实时运行状态监测 。 非接触式旋转扭矩传感器根据信号的

37、传输方式又分为数字信号无线传输型旋转扭矩传感器和频率信号传输型旋转扭矩传感器 。2 11数字信号无线传输型旋转扭矩传感器 数字信号无线传输型旋转扭矩传感器把无线传输技术应用到旋转扭矩传感器，实现了纯数字式的无线传输，测试系统包括电源信号、应变电桥、单片机、数据无线发射与接收模块、转换电路与终端显示与存储设备。其原理框图如图 15 所示 。 图 15无线传输型旋转扭矩传感器原理框图 将测扭电阻应变片粘贴在被测弹性轴上并组成应变电桥，电感集流环的感应电压经过整流 、滤波 、稳压后向应变电桥提供电源，当弹性轴受扭时，弹性轴产生变形，电阻应变片的阻值随之发生变化，使电桥输出不平衡，由变换电路输出 mV

38、 级的电压信号，模拟信号直接接入 ADC824 的模拟输入端，A /D转换器将应变信号转换成数字信号，单片机进行编程处理后按照一定的格式传送给无线发送模块，信号通过无线数传模组来实现纯数字量的无线收发，无线接收模块将信号接收后，再通过RS232串行通讯口传送给上位机，进行数据处理。212频率信号无线传输型旋转扭矩传感器 频率信号无线传输型旋转扭矩传感器与数字信 号无线传输型旋转扭矩传感器电源的供电方式相同 , 都采用无接触耦合的电磁感应供电方式 , 主要区别是此类传感器传递的并非纯数字信号 , 而是通过非接触耦合的电磁感应来传递频率信号 , 同样较好地解决了旋转状态下扭矩数值 (转矩 ) 的测

39、量 。其结构原理框图如图16所示 。1 - 输入能源耦合器 ; 2 - 应变桥 ; 3 - 放大器 ;4 - V /F变换器 ; 5 - 输出信号耦合器 ; 6 - 信号输出电路 图16频率信号无线传输型旋转扭矩传感器原理框图 电源经过处理后经耦合将能源供给应变桥,应变电桥将应变轴的微小变形转换成电信号,经过放大器的放大送到V/ F变换器,把电压信号转换成可以耦合的频率信号,经输出信号耦合器输出,通过信号输 出电路整形后输出调频方波信号,然后测出方波频率量,就可以得到相应的扭矩值。非接触式旋转扭矩传感器 的特点:无接触,无磨损,使用寿命长,转换精度高,A /D 转换内码可达10万以上；由于采用微电子技术。测量可靠性大大提高；可在高转速下测量,数字信号无线传输型可在 5000r/m in转速下测量扭矩(取决于无线收发模块传递的可靠性)；频率信号数据传输型可在8000 r/m in转速下测量；由于内藏 CPU电路,可以实现各种补偿,使其精度大大提高； 数字信