基于應(yīng)變式傳感器的扭矩檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

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1、摘要近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和測(cè)試技術(shù)的發(fā)展，對(duì)扭矩傳感器提出了更高的要求。工程和實(shí)際中,許多情況下必須控制和知道扭矩的大小。本文是在對(duì)比多種傳感器的基礎(chǔ)上針對(duì)其他扭矩傳感器的缺點(diǎn)，研制開發(fā)了一種結(jié)構(gòu)簡單，工作穩(wěn)定的新型高精度應(yīng)變式扭矩測(cè)量儀。本文對(duì)扭矩傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并明確了研究內(nèi)容和工作步驟。在扭矩傳感器主體的設(shè)計(jì)過程中，首先介紹了應(yīng)變式扭矩傳感器的測(cè)量原理，介紹了一種高精度智能控制扭矩測(cè)試儀的設(shè)計(jì),描述了該儀器的主要機(jī)械結(jié)構(gòu)、電路結(jié)構(gòu)和工作原理,給出了軟件程序流程。采用高精度應(yīng)變式傳感器，數(shù)據(jù)采集分析技術(shù)設(shè)計(jì)小量程的靜態(tài)及低轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)扭矩。檢測(cè)裝置達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)要求，相對(duì)

2、于其他檢測(cè)方式精度高而且操作方便。關(guān)鍵詞：應(yīng)變式傳感器扭矩測(cè)量電橋目錄摘要1第一章　緒論11.1引言11.2課題的研究背景與來源11.2.1課題研究背景11.2.2課題研究來源21.3扭矩測(cè)量發(fā)展現(xiàn)狀及扭矩檢測(cè)的幾種方法21.3.1扭矩測(cè)量的發(fā)展現(xiàn)狀21.3.2扭矩測(cè)量的幾種方法41.3.3扭矩測(cè)量的發(fā)展前景61.4課題研究的內(nèi)容和方法61.4.1課題研究內(nèi)容61.4.2課題研究方法7第二章檢測(cè)裝置的基本原理和總體方案82.1引言82.2檢測(cè)裝置整體系統(tǒng)框圖82.3電阻應(yīng)變片及扭矩測(cè)量的基本原理：82.3.1電阻應(yīng)變片的基本原理82.3.2扭矩測(cè)量的基本原理102.4各部分功能介紹122.5方

3、案論證13第三章扭矩傳感器的設(shè)計(jì)143.1引言143.2應(yīng)變片的選用143.3彈性敏感元件設(shè)計(jì)153.4扭矩傳感器的硬件結(jié)構(gòu)153.4.1彈性軸材料的選擇和確定163.4.2聯(lián)軸器的選用173.4.3導(dǎo)電滑環(huán)及滑臂電刷的選用18第四章扭矩檢測(cè)系統(tǒng)各部分電路的設(shè)計(jì)204.1引言204.2電橋電路204.2.1電橋電路的選用204.2.2電橋電路的精度誤差分析234.3放大電路的設(shè)計(jì)及硬件選用234.3.1放大電路的設(shè)計(jì)234.3.2放大電路的誤差分析264.4低通濾波電路的設(shè)計(jì)274.5A/D轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)284.6單片機(jī)電路及硬件選取314.7LCD顯示電路及硬件選取324,8硬件的抗干擾措施

4、35第五章軟件部分簡介375.1引言375.2主程序包含的各部分模塊的定義及功能395.3數(shù)據(jù)處理子程序395.4LCD顯示部分39結(jié)束語41致謝42參考文獻(xiàn)43附錄系統(tǒng)總電路圖44第一章　緒論1.1引言隨著電子化，以及機(jī)械化水平的提高，傳感器技術(shù)已經(jīng)成為了工業(yè)自動(dòng)控制控制領(lǐng)域中重要的一部分。各種工業(yè)產(chǎn)品裝配線上使用的自動(dòng)化緊固工具和裝置，例如電動(dòng)板旋鑿，都需要扭矩傳感器提供緊固力矩信號(hào)，并按照設(shè)定的擰緊力矩進(jìn)行作業(yè)；在各種自動(dòng)化生產(chǎn)過程中，例如深孔鉆削作業(yè)中的鉆頭過載保護(hù)和自動(dòng)提升排屑，數(shù)控金屬切削機(jī)床的自整定系統(tǒng)等，也都可以通過工作軸轉(zhuǎn)矩的在線檢測(cè)，達(dá)到工藝過程的自控目的。隨著汽車電子化程

5、度的提高，特別是CPU技術(shù)在汽車上的大量應(yīng)用，使傳感器技術(shù)成為發(fā)展汽車電子控制系統(tǒng)的關(guān)鍵。對(duì)汽車的各種電控系統(tǒng)而言，其中最重要的兩個(gè)基本參數(shù)是發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷。目前轉(zhuǎn)速測(cè)量無論在實(shí)驗(yàn)室中還是汽車上，都已達(dá)到了實(shí)用的程度，而負(fù)荷測(cè)量方法雖然在實(shí)驗(yàn)室中得到了廣泛應(yīng)用，但由于檢測(cè)儀器本身的體積、成本、可靠性或準(zhǔn)確度等問題的存在，加之其它一些條件的限制，使其還沒有完全適用于車載實(shí)測(cè)。目前，汽車上廣泛使用的負(fù)荷檢測(cè)方法均屬于間接測(cè)量方法，測(cè)量準(zhǔn)確度比較低。扭矩傳感器屬于負(fù)荷的直接檢測(cè)方法，最有希望成為汽車未來實(shí)用的、高準(zhǔn)確度的負(fù)荷傳感器。因此，研制出一種高準(zhǔn)確度動(dòng)態(tài)扭矩測(cè)量儀對(duì)自動(dòng)控制及汽車制造業(yè)等領(lǐng)

6、域具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。1.2課題的研究背景與來源1.2.1課題研究背景扭矩是旋轉(zhuǎn)動(dòng)力機(jī)械的重要工作參數(shù)，而扭矩測(cè)量已經(jīng)成為機(jī)械量測(cè)量中一個(gè)重要組成部分。若能準(zhǔn)確、可靠、方便地測(cè)出受試機(jī)械的平均或瞬時(shí)的扭矩值、轉(zhuǎn)速和功率，這將有利于改進(jìn)和提高其性能。同時(shí)，裝置測(cè)試系統(tǒng)可作旋轉(zhuǎn)動(dòng)力機(jī)械日常運(yùn)行的監(jiān)視裝置，起到故障診斷或可用作自動(dòng)控制系統(tǒng)的檢測(cè)裝置。扭矩測(cè)量是各種機(jī)械產(chǎn)品的開發(fā)研究、測(cè)試分析、質(zhì)量檢驗(yàn)、型式鑒定和節(jié)能、安全或優(yōu)化控制等工作中必不可少的內(nèi)容。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，扭矩測(cè)量技術(shù)已充分引起人們的重視，成為測(cè)試技術(shù)的一個(gè)新分支。扭矩已成為眾多機(jī)械量測(cè)量中的一個(gè)主要參數(shù)。近年來，世界

7、各工業(yè)發(fā)達(dá)國家相繼探討出許多扭矩測(cè)試新技術(shù)，研制、生產(chǎn)出較多的新穎扭矩測(cè)量儀。改革開放以來，我們走技術(shù)引進(jìn)、自主創(chuàng)新之路，極大的推動(dòng)了扭矩測(cè)量技術(shù)的發(fā)展。在高新技術(shù)中，扭矩測(cè)量技術(shù)是綜合應(yīng)用機(jī)械、電子、物理、計(jì)算機(jī)等多方面知識(shí)的一門學(xué)科。扭矩測(cè)量應(yīng)用范圍很廣泛，它滲透到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、航天航空、國防、能源等各個(gè)領(lǐng)域。由于微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、軟件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高度發(fā)展及其在電子測(cè)量技術(shù)與