基于移相处理的数字化应变式扭矩传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种传感器，具体是指基于移相处理的数字化应变式扭矩传感器。
【背景技术】
[0002]随着现代科学技术的迅猛发展，扭矩测量技术已经成为测试技术的新分支。扭矩测量的应用领域越来越广泛，大到飞机、般舶、钻井、发电设备和冶金矿山设备等，小到微电机、家用电器和钟表等。扭矩测量是各种机械新产品开发、质量检验、优化控制、工况监测和故障诊断等必不可少的内容。准确的扭矩测量对缩短现代机械设备的研制周期、提高设备性能、降低研制费用具有重要的作用。
[0003]传统的扭矩传感器在工作中只能输出固定的频率信号，因此其外部接收设备则必须具备相应的频率接收功能，这样则在很大程度上限制了扭矩传感器的使用范围。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服传统的应变式传感器其输出的信号频率不可调的缺陷，提供一种基于移相处理的数字化应变式扭矩传感器。
[0005]本发明的目的通过下述技术方案实现:基于移相处理的数字化应变式扭矩传感器，主要由扭力轴、显示仪，设置在扭力轴上的集流环，粘贴在扭力轴上且与集流环相连接的应变片，与集流环相连接的振荡器和三阶有源低通滤波电路，以及与显示仪相连接的耦合电路，在耦合电路和三阶有源低通滤波电路之间还设置有移相处理模块；所述移相处理模块由场效应管Q1，场效应管Q2，三极管VT1，一端与场效应管Ql的源极相连接、另一端则经电阻Rl后与三极管VTl的基极相连接的电阻R2，负极与场效应管Q2的栅极相连接、正极则经电阻R3后与三极管VTl的基极相连接的极性电容Cl，一端与场效应管Q2的栅极相连接、另一端则与场效应管Ql的源极相连接的电位器R4，一端与场效应管Q2的漏极相连接、另一端接地的电阻R6，一端与场效应管Q2的源极相连接、另一端则与三极管VTl的基极相连接的电阻R5，以及一端与三极管VTl的集电极相连接、另一端接地的电阻R7组成；所述场效应管Ql的栅极与电阻Rl和电阻R2的连接点相连接、其漏极则与极性电容Cl的正极相连接、源极则与电位器R4的滑动端相连接的同时接地，所述三极管VTl的发射极与场效应管Q2的源极相连接。
[0006]进一步的，所述的耦合电路由三极管VT2，三极管VT3，单向晶闸管D3，N极经电阻13后与三极管VT3的发射极相连接、P极则经电阻R8后与三极管VT2的发射极相连接的二极管D1，负极经电阻R9后与二极管Dl的N极相连接、正极则作为电路的一个输入极的极性电容C2，负极接地、正极则经电阻RlO后与三极管VT2的基极相连接的极性电容C3，P极经电阻Rll后接地、N极则与极性电容C2的负极相连接的二极管D2，负极与二极管D2的N极相连接、正极则与三极管VT3的基极相连接的极性电容C4，一端与极性电容C3的正极相连接、另一端则经电阻R14后与单向晶闸管D3的控制极相连接的电阻R12，以及与电阻R12相并联的极性电容C5组成；所述三极管VT2的集电极接地，三极管VT3的集电极与单向晶闸管D3的P极相连接的同时接地。
[0007]所述三阶有源低通滤波电路由滤波芯片U1，三极管VT4，正极经电阻R15后与滤波芯片Ul的IN-管脚相连接、负极则作为电路的一输入极的极性电容C6，P极与极性电容C6的正极相连接、N极则与滤波芯片Ul的VCC管脚相连接的二极管D4，正极顺次经电阻R16和电阻R17后与滤波芯片Ul的IN+管脚相连接、负极则顺次经电阻R18和二极管D5后与滤波芯片Ul的OUT管脚相连接的极性电容C7，正极与电阻R16和电阻R17的连接点相连接、负极接地的极性电容C8，以及负极与滤波芯片Ul的IN+管脚相连接、正极则与三极管VT4的发射极相连接的极性电容C9组成；所述滤波芯片Ul的VCC管脚与15V电压相连接、其GND管脚接地、而OUT管脚则与三极管VT4的基极相连接。
[0008]所述的滤波芯片Ul为LM358集成电路。
[0009]所述的场效应管Ql和场效应管Q2均为2N3070型场效应管，而所述的电阻R3和电阻R5的阻值均为15 Ω。
[0010]本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果:
(I)本发明通过移相处理模块的作用可以调整输出信号的频率，从而可以扩大扭矩传感器的使用范围。
[0011](2)本发明通过耦合电路的作用可以抑制扭矩信号在处理过程中的衰减情况，使应变式传感器可以输出更强、更稳定的信号。
【附图说明】
[0012]图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的移相处理模块电路结构示意图；
图3为本发明的耦合电路结构示意图；
图4为本发明的三阶有源低通滤波电路结构示意图。
[0013]以上附图中的附图标记名称为:
I一扭力轴，2一应变片，3一集流环，4一振荡器，5一移相处理模块，6一显不仪，7一I禹合电路，8—三阶有源低通滤波电路。
【具体实施方式】
[0014]下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式并不限于此。
实施例
[0015]如图1所示，本发明主要由安装在被测设备转轴上且作为机械转换元件的扭力轴1，显示仪6，设置在扭力轴I上的集流环3，粘贴在扭力轴I上且与集流环3相连接的应变片2，与集流环3相连接的振荡器4和三阶有源低通滤波电路8，与三阶有源低通滤波电路8相连接的移相处理模块5，与移相处理模块5相连接的耦合电路7，以及与耦合电路7相连接的显示仪6组成。
[0016]当被测设备转动时，扭力轴I则被带动，再通过应变片2的变形来测量扭力轴I的扭矩信号，并把信号输送给集流环3。集流环3的作用是将应变片2的引线从旋转着的扭力轴I上引出，即应变片2所采集到的扭矩信号由集流环3传输给振荡器4和三阶有源低通滤波电路8。显示仪6用于显示被测设备的扭矩值。而耦合电路7则可以抑制扭矩信号的衰减，使应变式传感器输出的信号更稳定。三阶有源低通滤波电路8则用于过滤掉设备所产生的干扰信号，从而提高应变式传感器的稳定性。移相处理模块5可以对扭矩信号的相位进行调整，从而可以调整扭矩传感所输出的信号频率。
[0017]其中，显示仪6、扭力轴1、应变片2、集流环3以及振荡器4均采用现有的技术即可实现。
[0018]移相处理模块5为本发明的重点所在，如图2所示，其由场效应管Q1，场效应管Q2，三极管VT1，一端与场效应管Ql的源极相连接、另一端则经电阻Rl后与三极管VTl的基极相连接的电阻R2，负极与场效应管Q2的栅极相连接、正极则经电阻R3后与三极管VTl的基极相连接的极性电容Cl，一端与场效应管Q2的栅极相连接、另一端则与场效应管Ql的源极相连接的电位器R4，一端与场效应管Q2的漏极相连接、另一端接地的电阻R6，一端与场效应管Q2的源极相连接、另一端则与三极管VTl的基极相连接的电阻R5，以及一端与