专利名称：红外式转矩测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于实验力学测试技术，具体地讲是一种红外式转矩测量仪。
背景技术：
在进行力学分析时，常采用实验方法来测量各种参数，应变电测法是常用的力学参数测量方法。它是通过将应变计上信号送到应变测量仪器来实现的。在对旋转构件的应变进行测量，由于应变计与构件一起旋转，而应变测量仪器却是静止的，因此测量起来比较麻烦，需要通过一些设备把应变信号从旋转的轴上传递下来，而且要求误差尽量的小。在对旋转构件进行应力应变测量时，目前通常是用集流器将应变计的信号传递给应变仪进行测量的。常用的集流器有以下4种电刷式、拉线式、水银式和感应式。这4种方式的应变信号传递都存在一些不可避免得缺点。电刷式集流器的接触电阻较大，而且工作寿命短；拉线式则为一次性使用，接触电阻大，而且只能用于转速低的场合；水银式集流器的电气指标都比较好，可是水银是有毒物质，这种集流器工作一段时间后需要更换水银，这对环境有较大污染，近年来已减少使用水银式集流器；感应式集流器由两对感应线圈构成，动、静线圈之间的间隙变化所引起得磁阻变化将影响到测量结果，这种测量方法精度差，而且转速较低。在有些场合下，也有用到无线电遥测技术，但它的使用也受到很大的限制。无线电遥测一般采用频率调制，即用模拟信号来调制载频，载频一般用LC电路来产生，而LC元件的参数很难精确保证，因此需要进行很麻烦的调试和标定工作。另外，无线遥测载频一般工作在超短波段，而金属件对超短波有很强的吸收，而大部分的应力应变测量工作都是对金属进行的，所以无线遥测对发射机功率和接收机灵敏度都有较高的要求，而且要得到高的精度，需要的成本也很高。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种能用于各种转速场合，并且测量精度较高红外式转矩测量仪，以克服上述的不足。
为了实现上述目的，本实用新型由旋转构件上的轴上发射电路和静止物体上的接收电路构成，其中旋转构件由驱动电机、连接轴、待测旋转构件及粘贴在待测旋转构件上的应变传感元件构成，驱动电机通过连接轴带动待测旋转构件转动，其特点是在待测旋转构件上还固定有一个与待测旋转构件同心的旋转轴，在旋转轴上固定有供电电刷和电路模块，待测旋转构件上的应变传感元件的输出连接在轴上发射电路中，接收电路接收来自旋转轴上的轴上发射电路所发出的信号，接收电路的输出与计算机或显示装置相连接；上述轴上发射电路的输出采用红外发射管发射，接收电路的的输入采用红外接收管接收；上述轴上发射电路由放大电路、模/数(A/D)转换电路，中央处理器CPU1、光电信号转换电路及红外发射管构成，其中放大电路的输入端与应变传感元件的输出端相连，A/D转换电路的输入端接放大电路的输出端，其输出端与中央处理器CPU1相连接，光电信号转换电路的输入端连接中央处理器CPU1，光电信号转换电路的输出与红外发射管相连接；上述接收电路由红外接收管、光电信号转换电路及中央处理器CPU2构成，其中光电信号转换电路的输入端接红外接收管，其输出端与中央处理器CPU2相连接，中央处理器CPU2的输出与计算机或显示装置相连接。
由于本实用新型采用红外线传递方式对旋转构件上的应变信号进行传递，在静止物体上通过光电二极管接受光信号，再经过放大调整，得到数字逻辑信号，然后送到PC机进行信号处理，得到测量结果，使得本实用新型用于转矩测量时，误差小、数据准确性高、实用方便。
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型原理框图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步的说明，但该实施例不应理解为对本实用新型的限制。
本实用新型旋转构件上的轴上发射电路7和静止物体上的接收电路10构成，其中旋转构件由驱动电机1、连接轴2、待测旋转构件3及粘贴在待测旋转构件上的应变传感元件4构成，驱动电机1通过连接轴2带动待测旋转构件3转动。当旋转构件3在转矩作用下发生变形时，粘贴在旋转构件表面的应变片阻值4将发生相应的变化，使得电桥14输出电压信号，由于此电压信号较微弱，所以该信号经放大电路11放大后进入模/数(A/D)转换电路进行转换，得到的数字量由单片机CPU1以串行异步通信方式(UART)发送出去，UART单向传送时只需要一根线就可以了，不过要事先选择相同的波特率。经过光电信号转换电路12串行数字量通过红外发射管8以光的形式发射出去。接收电路10通过红外接收管10接收红外发射管8的光信号，再经过光电信号转换电路13得到数字逻辑信号，将得到的数据传送给另外一个单片机CPU2进行处理，如果需要单片机CPU2处理的结果可直接通过显示装置显示；单片机CPU2处理的结果也可直接传送个PC机。
本实用新型的旋转构件3上的轴上发射电路7的电源由旋转轴6上的供电电刷5供应。
本说明书中未作详细描述的内容，属于本专业技术人员公知的现有技术。
权利要求1.一种红外式转矩测量仪，由旋转构件(3)上的轴上发射电路(7)和静止物体上的接收电路(10)构成，其中旋转构件(3)由驱动电机(1)、连接轴(2)、待测旋转构件(3)及粘贴在待测旋转构件(3)上的应变传感元件(4)构成，驱动电机(1)通过连接轴(2)带动待测旋转构件(3)转动，其特征在于在待测旋转构件(3)上还固定有一个与待测旋转构件(3)同心的旋转轴(6)，在旋转轴(6)上固定有供电电刷(5)和轴上发射电路(7)，待测旋转构件(3)上的应变传感元件(4)的输出连接在轴上发射电路(7)中，接收电路(10)接收来自旋转轴(6)上的轴上发射电路(7)所发出的信号，接收电路(10)的输出与计算机(PC)或显示装置(CRT)相连接。
2.如权利要求1所述的红外式转矩测量仪，其特征在于轴上发射电路(7)的输出采用红外发射管(8)发射，接收电路(10)的输入采用红外接收管(9)接收。
3.如权利要求1或2所述的红外式转矩测量仪，其特征在于轴上发射电路(7)由放大电路(11)、模/数转换电路(A/D)，中央处理器(CPU1)、光电信号转换电路(12)及红外发射管(8)构成，其中放大电路(11)的输入端与应变传感元件(4)的输出端相连，模/数转换电路(A/D)的输入端接放大电路(11)的输出端，其输出端与中央处理器(CPU1)相连接，光电信号转换电路(12)的输入端连接中央处理器(CPU1)，光电信号转换电路(12)的输出与红外发射管(8)相连接。
4.如权利要求1或2所述的红外式转矩测量仪，其特征在于接收电路(10)由红外接收管(9)、光电信号转换电路(13)及中央处理器(CPU2)构成，其中光电信号转换电路(13)的输入端接红外接收管(9)，其输出端与中央处理器(CPU2)相连接，中央处理器(CPU2)的输出与计算机(PC)或显示装置(CRT)相连接。
专利摘要本实用新型涉及一种红外式转矩测量仪，其特征在于在待测旋转构件上还固定有一个与待测旋转构件同心的旋转轴，在旋转轴上固定有供电电刷和轴上发射电路，待测旋转构件上的应变传感元件的输出连接在轴上发射电路中，接收电路接收来自旋转轴上的轴上发射电路所发出的信号，接收电路的输出与计算机或显示装置相连接。由于本实用新型采用红外线传递方式对旋转构件上的应变信号进行传递，在静止物体上通过光电二极管接受光信号，然后送到PC机进行信号处理，得到测量结果，使得本实用新型用于转矩测量时，误差小、数据准确性高。
文档编号G01L3/12GK2641619SQ03241358
公开日2004年9月15日 申请日期2003年4月24日 优先权日2003年4月24日
发明者黎明发, 吴波, 祁美兰, 别体军 申请人:武汉理工大学