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柱式电磁扭矩传感器设计
1
作者 李志鹏 赵士昌 +1 位作者 朱世宁 董晟 《仪表技术与传感器》 北大核心 2025年第1期20-25,97,共7页
为实现汽车EPS扭矩信号测量,设计了一种柱式电磁EPS扭矩传感器。该传感器基于涡流效应原理,采用外定子内转子结构,通过测量转角得到扭矩信息。为研究接收线圈感应电压与结构参数的关系,对传感器进行互感耦合分析,并利用磁路分析法及COM... 为实现汽车EPS扭矩信号测量,设计了一种柱式电磁EPS扭矩传感器。该传感器基于涡流效应原理,采用外定子内转子结构,通过测量转角得到扭矩信息。为研究接收线圈感应电压与结构参数的关系,对传感器进行互感耦合分析,并利用磁路分析法及COMSOL仿真计算感应电压。为提高感应电压幅值,以励磁线圈品质因数及电感为优化目标进行理论计算,并针对其结构尺寸设计复合因素仿真试验。通过仿真优化转子与平面励磁线圈耦合间隙,进一步提升感应电压幅值。 展开更多
关键词 EPS扭矩传感器 涡流效应 互感耦合 磁路分析法 仿真优化
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基于Modbus/TCP的电容式扭矩传感器数据采集系统设计 被引量：6
2
作者 蒲明辉 赵仁东 +1 位作者 黄学创 艾振军 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2024年第1期46-51,共6页
扭矩传感器通常安装于机械设备的旋转关节处,用于扭矩的测量。电容式扭矩传感器需要配备专门的数据采集系统才能使用,且数据采集系统的性能直接影响传感器的精确测量。针对实验室自主研制的电容式扭矩传感器的应用需求,设计了一种基于Mo... 扭矩传感器通常安装于机械设备的旋转关节处,用于扭矩的测量。电容式扭矩传感器需要配备专门的数据采集系统才能使用,且数据采集系统的性能直接影响传感器的精确测量。针对实验室自主研制的电容式扭矩传感器的应用需求,设计了一种基于Modbus/TCP协议的数据采集系统。系统以STM32为主控芯片,通过控制电容数字转换芯片AD7147实现电容信号采集与转换,然后由W5500以太网芯片将数据上传到自主开发的上位机软件中进行处理、显示与存储。实验测试表明:系统最大测量误差为1.47%,数据输出频率为1000 Hz。 展开更多
关键词 数据采集系统 电容式扭矩传感器 MODBUS/TCP STM32
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谐波减速器集成式扭矩传感器的设计与测试 被引量：1
3
作者 王晓东 杜志杰 +3 位作者 沈文强 高海龙 刘玉杰 娄志峰 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第19期2899-2910,共12页
为实现协作机器人关节力控和提高集成度,提出一种集成于谐波减速器内部的扭矩传感器,以精确获取关节输出扭矩值,推动智能化控制的实现。采用有限元计算方法分析了谐波减速器柔轮底面应变与加载扭矩之间的规律;然后根据有限元分析的结果... 为实现协作机器人关节力控和提高集成度,提出一种集成于谐波减速器内部的扭矩传感器,以精确获取关节输出扭矩值,推动智能化控制的实现。采用有限元计算方法分析了谐波减速器柔轮底面应变与加载扭矩之间的规律;然后根据有限元分析的结果,考虑柔轮底面敏感栅在不同栅丝长度、栅丝间距和栅丝位置情况下,建立底面应变与扭矩变化皮尔逊相关系数的响应面模型,求解模型获得最优的敏感栅结构参数,确保该结构下集成式传感器具有最佳线性响应,结合惠斯通电桥原理设计扭矩传感器结构;最后,对集成式扭矩传感器进行标定和测试。结果表明:集成式扭矩传感器的灵敏度为0.249 mV/N·m,线性度为0.99974,迟滞误差为2.19%。施加0~70 N·m之间阶梯变化的负载扭矩并进行重复实验,集成式扭矩传感器相对于标准扭矩传感器均方根误差为0.89~0.98 N·m。施加在±70 N·m之间正弦变化的负载扭矩,均方根误差为0.96~1.05 N·m。该集成式扭矩传感器能够较为精准地感应负载扭矩,有助于实现协作机器人关节力控制,提升机器人系统的集成度。 展开更多
关键词 扭矩传感器 谐波减速器 有限元分析 敏感栅 响应面法
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磁聚焦式扭矩传感器激励线圈控制策略研究
4
作者 王宪彬 孙士铭 +2 位作者 李志鹏 董晟 乔明泽 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2024年第5期19-25,共7页
为测量旋转轴不同工况下的扭矩,提出了一种基于磁聚焦式扭矩传感器的激励线圈控制策略。该控制策略以控制传感器稳定输出幅值为2 mV电信号为目标,将感应电压数学模型和正交试验法相结合,对各个工况下的激励线圈控制策略进行设计,并利用M... 为测量旋转轴不同工况下的扭矩,提出了一种基于磁聚焦式扭矩传感器的激励线圈控制策略。该控制策略以控制传感器稳定输出幅值为2 mV电信号为目标,将感应电压数学模型和正交试验法相结合,对各个工况下的激励线圈控制策略进行设计,并利用MATLAB和COMSOL软件对各控制策略进行理论计算和有限元仿真验证。为模拟传感器在台架实验中得到的带噪声信号,对仿真得到的输出电信号添加高斯白噪声,利用MATLAB仿真软件对带噪声信号进行滤波优化。仿真结果表明:该控制策略能够使传感器在旋转轴的不同工况下,稳定输出幅值为2 mV的类正弦电压信号,验证了其可行性。 展开更多
关键词 磁聚焦 扭矩传感器 激励线圈控制策略 圆环线圈 滤波优化
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基于参数辨识的磁聚焦式扭矩传感器模型研究
5
作者 陈杰 李志鹏 李健 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2024年第8期6-11,共6页
为解决磁聚焦式扭矩传感器模型未知参数问题,实现其更精确地测量,文中通过对此传感器机理分析建立了数学模型与非零初始条件下的系统模型,确定了辨识参数矩阵。提出了一种预测误差法与自适应粒子群算法相结合的参数辨识方法。搭建正弦... 为解决磁聚焦式扭矩传感器模型未知参数问题,实现其更精确地测量,文中通过对此传感器机理分析建立了数学模型与非零初始条件下的系统模型,确定了辨识参数矩阵。提出了一种预测误差法与自适应粒子群算法相结合的参数辨识方法。搭建正弦激励校准实验系统对其进行验证,结果表明,该方法有效地实现了传感器参数的辨识,得到的传感器模型具有较高的精度,为其动态特性分析与误差补偿提供了可靠依据。 展开更多
关键词 磁聚焦式扭矩传感器 参数辨识 ARMAX模型 自适应粒子群算法 预测误差法 非零初始条件
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一种高精度声表面波扭矩传感器
6
作者 周硕 高孜航 +2 位作者 肖强 王为标 范彦平 《压电与声光》 北大核心 2024年第6期865-870,877,共7页
扭矩测量是衡量动力系统输出功率是否满足运行指标的重要手段,是动力设备运行状态和故障预警的关键信息来源。声表面波(SAW)传感器无源无线的特点有利于旋转工况下的转轴扭矩测量,避免了有源扭矩传感器在扭矩测量中能量和信号难以传输... 扭矩测量是衡量动力系统输出功率是否满足运行指标的重要手段,是动力设备运行状态和故障预警的关键信息来源。声表面波(SAW)传感器无源无线的特点有利于旋转工况下的转轴扭矩测量,避免了有源扭矩传感器在扭矩测量中能量和信号难以传输的问题。为实现高精度的声表面波扭矩传感,从压电基底材料选择、高品质因数(Q)值谐振器设计以及高精度SAW传感器回波信号频率解调算法三方面考虑,设计了一种高精度声表面波扭矩传感器。对所设计的声表面波扭矩传感器进行测试,结果表明,扭矩传感器的加载非线性误差为0.183%,卸载非线性误差为0.160%,加载重复性为0.260%,卸载重复性为0.103%,迟滞为0.299%,实现了一种高精度的无源扭矩传感。 展开更多
关键词 声表面波 扭矩传感器 谐振器设计 有限元 频率解调算法
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基于扭矩传感器的汽车坡道起步辅助系统 被引量：21
7
作者 崔海峰 刘昭度 +1 位作者 王国业 王仁广 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第10期1191-1193,共3页
本文简要介绍了目前坡道起步辅助控制系统(HAS)的特点,提出一种基于扭矩传感器的HAS;详细介绍了SDI 90360型扭矩传感器的结构组成和性能参数,并且利用该传感器实现HAS功能的控制逻辑。经实验验证,该系统能很好地辅助驾驶员实现坡道起步... 本文简要介绍了目前坡道起步辅助控制系统(HAS)的特点,提出一种基于扭矩传感器的HAS;详细介绍了SDI 90360型扭矩传感器的结构组成和性能参数,并且利用该传感器实现HAS功能的控制逻辑。经实验验证,该系统能很好地辅助驾驶员实现坡道起步,有效避免溜车事故的发生。 展开更多
关键词 坡道起步 防后溜 扭矩传感器 制动干预
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无线无源声表面波扭矩传感器的研究 被引量：17
8
作者 程卫东 董永贵 +2 位作者 李源 朱惠忠 冯冠平 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2000年第1期1-3,共3页
转轴的扭矩测量一直是一个难解决的问题。声表面波传感器可以实现无源化并进行无线测量，从而可以应用于转轴的扭矩测量。文章阐述了声表面波扭矩传感器的设计、结构及相应的无线测量系统。
关键词 声表面波传感器 扭矩传感器 转轴 扭矩测量
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一种机器人谐波减速器内嵌扭矩传感器的研制 被引量：20
9
作者 潘新安 王洪光 姜勇 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期154-161,共8页
针对模块化可重构机器人对关节扭矩测量的需求,研制了一种内嵌于谐波减速器的扭矩传感器。基于二阶纹波模型,对谐波减速器的柔轮进行了应力应变分析。提出了一种基于矢量抵消原理的扭矩传感器设计方法,设计了一种基于三矢量抵消的扭矩... 针对模块化可重构机器人对关节扭矩测量的需求,研制了一种内嵌于谐波减速器的扭矩传感器。基于二阶纹波模型,对谐波减速器的柔轮进行了应力应变分析。提出了一种基于矢量抵消原理的扭矩传感器设计方法,设计了一种基于三矢量抵消的扭矩传感器,使一、二阶纹波及更多阶纹波甚至所有其他高阶纹波都通过矢量叠加而抵消,且通过使用冗余应变片提高测量精度。分析了系统的输出与扭矩的关系,并进行了传感器误差分析。研制了扭矩传感器物理样机和测试平台,并进行了加载测试,结果表明,研制的扭矩传感器具有较高的灵敏度和精度,精度与波发生器的转动有相关性。 展开更多
关键词 关节模块 谐波减速器 扭矩传感器 矢量叠加 应变电桥 误差分析
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应变式扭矩传感器的设计研究 被引量：20
10
作者 殷宝麟 于影 +1 位作者 龙泽明 郭士清 《机械设计与制造》 北大核心 2011年第10期13-15,共3页
扭矩传感器应用广泛,对其研究十分必要。针对典型弹性元件理论分析的基础上,提出了5种应变式扭矩传感器的实现形式,并对其应变、变形及扭振固有频率进行了理论研究,分别建立了对应的力学模型。依据所建立的力学模型,以扭转变形最小为目... 扭矩传感器应用广泛,对其研究十分必要。针对典型弹性元件理论分析的基础上,提出了5种应变式扭矩传感器的实现形式,并对其应变、变形及扭振固有频率进行了理论研究,分别建立了对应的力学模型。依据所建立的力学模型,以扭转变形最小为目标函数,进行了弹性元件几何尺寸的优化设计,并分析了不同形式的扭矩传感器性能差异。最后,设计了一种应变式扭矩传感器,并对其进行了有限元仿真,仿真结果很好地验证了所建立的力学模型。故所建立的力学模型可以较好地解决应变式扭矩传感器的设计计算问题。 展开更多
关键词 扭矩传感器 弹性元件 力学模型 优化设计 有限元
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新型压电扭矩传感器动态特性研究 被引量：6
11
作者 高长银 李明 +3 位作者 赵辉 孙宝元 马龙梅 王金凤 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第8期898-901,共4页
用动力学理论对压电扭矩传感器的动态特性进行分析,建立了扭矩传感器的数学模型,并推导出幅值误差的计算公式,指出该压电扭矩传感器不但能测量弹性力矩,且能感知一部分惯性力矩。最后采用冲击响应法对该扭矩传感器固有频率进行了测量,... 用动力学理论对压电扭矩传感器的动态特性进行分析,建立了扭矩传感器的数学模型,并推导出幅值误差的计算公式,指出该压电扭矩传感器不但能测量弹性力矩,且能感知一部分惯性力矩。最后采用冲击响应法对该扭矩传感器固有频率进行了测量,结果表明传感器的固有频率大于12kHz,满足设计要求。 展开更多
关键词 压电 扭矩传感器 固有频率 阻尼比
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新型压电扭矩传感器的结构与标定 被引量：6
12
作者 高长银 赵辉 +2 位作者 马龙梅 王金凤 孙宝元 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2006年第5期6-7,10,共3页
介绍了以压电扭转效应为基础的新型扭矩传感器。该传感器的扭矩测量晶组仅由3片石英晶片与4片半圆分割电极组成，它的主要特征是利用石英晶片的扭转效应，而不是常用的剪切效应。所谓扭转效应是指当压电晶体受到扭矩作用时，在压电晶体... 介绍了以压电扭转效应为基础的新型扭矩传感器。该传感器的扭矩测量晶组仅由3片石英晶片与4片半圆分割电极组成，它的主要特征是利用石英晶片的扭转效应，而不是常用的剪切效应。所谓扭转效应是指当压电晶体受到扭矩作用时，在压电晶体的某些表面产生扭转极化电荷的现象。利用积分法理论上得出该传感器量程的理论计算公式，通过静态，该传感器的测量范围为-9-9N·m，而且具有良好的线性，该扭矩传感器的各项静态指标均达到了CIRP－SIEC标准。同时动态标定表明，它的固有频率高达12kHz． 展开更多
关键词 扭矩传感器 扭转效应 固有频率 标定
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扭矩传感器的现状与发展趋势 被引量：61
13
作者 文西芹 张永忠 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2001年第12期1-3,11,共4页
综述了国内外研制的多种扭矩传感器 ,并介绍了发展趋势。
关键词 扭矩传感器 应变型 磁弹性型 转角型
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一种差动压磁式扭矩传感器的研究与设计 被引量：15
14
作者 石延平 刘成文 张永忠 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期508-511,519,共5页
为提高压磁式扭矩传感器的测试精度和灵敏度,设计了一种三磁极差动式压磁扭矩传感器,论述了这种传感器的工作原理并导出了其感应电压输出方程和电流灵敏度计算式。通过试验,分析了传感器励磁电流强度、频率以及测试磁隙等对其输出特性... 为提高压磁式扭矩传感器的测试精度和灵敏度,设计了一种三磁极差动式压磁扭矩传感器,论述了这种传感器的工作原理并导出了其感应电压输出方程和电流灵敏度计算式。通过试验,分析了传感器励磁电流强度、频率以及测试磁隙等对其输出特性的影响,也证明了这种传感器比传统交叉铁心压磁式扭矩传感器有更高的测试精度和灵敏度。 展开更多
关键词 扭矩传感器 压磁效应 检测
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电动助力转向系统扭矩传感器研究现状与发展趋势 被引量：12
15
作者 李志鹏 方玉良 +1 位作者 杨凤英 霍强 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2013年第8期11-13,21,共4页
介绍了扭矩传感器在汽车电动助力转向(EPS)系统中的重要性,对国内外现阶段主要的几类EPS扭矩传感器的工作原理、研究进展和应用情况进行分析,总结各扭矩传感器的优缺点,并归纳分析EPS扭矩传感器的主要发展趋势。
关键词 汽车 电动助力转向 扭矩传感器
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光栅扭矩传感器的信号电路设计 被引量：11
16
作者 喻洪麟 刘旭飞 吴永烽 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第8期93-96,共4页
针对水轮机主轴扭矩检测系统中的光栅扭矩传感器,设计了一种新型电路。采用ispPAC10芯片,通过器件编程的方式,实现对模拟信号的放大、整形和滤波,避免了传统模拟电路调试的麻烦。利用CPLD工作频率高的特点,进行高精度细分,结合MCU系统,... 针对水轮机主轴扭矩检测系统中的光栅扭矩传感器,设计了一种新型电路。采用ispPAC10芯片,通过器件编程的方式,实现对模拟信号的放大、整形和滤波,避免了传统模拟电路调试的麻烦。利用CPLD工作频率高的特点,进行高精度细分,结合MCU系统,完成对数据的处理。实验证明,以这种新型电路对扭转角位移进行测量时,精度高达0.001o/m,实现了扭矩的实时、高精度测量。 展开更多
关键词 光栅扭矩传感器 信号处理 电路设计 ISP
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磁头型磁弹性扭矩传感器补偿问题研究 被引量：9
17
作者 文西芹 刘成文 +1 位作者 杜玉玲 张永忠 《传感技术学报》 CAS CSCD 2004年第3期508-511,共4页
提出了对磁弹性扭矩传感器输出的零位和灵敏度波动进行补偿的方法 ;此方法是利用旋转同步信号编码器和数据采样系统对传感器输出进行采样 ;通过减去对应点的零位水平可消除零位波动 ,然后和补偿系数相乘来修正灵敏度波动 ;利用磁头型扭... 提出了对磁弹性扭矩传感器输出的零位和灵敏度波动进行补偿的方法 ;此方法是利用旋转同步信号编码器和数据采样系统对传感器输出进行采样 ;通过减去对应点的零位水平可消除零位波动 ,然后和补偿系数相乘来修正灵敏度波动 ;利用磁头型扭矩传感器进行了补偿实验 ,整个误差可降低到± 2 % FS以内。 展开更多
关键词 磁弹性 扭矩传感器 补偿研究
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光扭矩传感器信号转换误差分析 被引量：5
18
作者 喻洪麟 何安国 +3 位作者 史飞 王远干 刘旭飞 雷冬梅 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2003年第4期31-33,68,共4页
光扭矩传感器的输出信号在进行光电转换过程中,由于温度影响,造成了直流电平漂移误差,影响系统的测量精度。对直流电平漂移误差进行了分析,针对产生误差的原因提出了采用正负温度补偿、热敏电阻和差动电路三种补偿方案,并进行了比较。... 光扭矩传感器的输出信号在进行光电转换过程中,由于温度影响,造成了直流电平漂移误差,影响系统的测量精度。对直流电平漂移误差进行了分析,针对产生误差的原因提出了采用正负温度补偿、热敏电阻和差动电路三种补偿方案,并进行了比较。实验结果表明,采用差动补偿电路的方法,效果良好,能有效地消除直流电平漂移误差。 展开更多
关键词 光扭矩传感器 光扭矩测量 光电转换 误差分析
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套式磁弹性扭矩传感器及测量仪的研究 被引量：13
19
作者 杨从晶 曲国阳 杨守成 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 2001年第4期267-270,共4页
介绍了一种新型扭矩传感器 ,以及利用单片机系统组成与其配套的扭矩测量仪。这种套式磁弹性扭矩传感器是基于磁弹性效应原理而研制的。工作时 ,传感器的敏感元件置于传动轴外侧 ,不影响原传动轴的安装结构 ,可实现在任意转速下的非接触... 介绍了一种新型扭矩传感器 ,以及利用单片机系统组成与其配套的扭矩测量仪。这种套式磁弹性扭矩传感器是基于磁弹性效应原理而研制的。工作时 ,传感器的敏感元件置于传动轴外侧 ,不影响原传动轴的安装结构 ,可实现在任意转速下的非接触扭矩测量 ,并在恶劣的工作条件下仍能获得较高的精度。 展开更多
关键词 套式磁弹性扭矩传感器 扭矩测量仪 工作原理 结构
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基于数据无线传输技术的扭矩传感器系统 被引量：5
20
作者 苏亚 杜晨红 +1 位作者 孙以材 张超 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2007年第5期56-57,64,共3页
提出了一种扭矩传感器数据无线传输系统,介绍了硬件结构设计及软件系统工作流程。该系统解决了传统应变式传感器因现场连线众多而带来的不便,并消除了各种隐患,适合于需要利用无线数据传输的区域。通过测试表明:系统具有应用灵活可靠,... 提出了一种扭矩传感器数据无线传输系统,介绍了硬件结构设计及软件系统工作流程。该系统解决了传统应变式传感器因现场连线众多而带来的不便,并消除了各种隐患,适合于需要利用无线数据传输的区域。通过测试表明:系统具有应用灵活可靠,抗干扰能力强等特点。 展开更多
关键词 扭矩传感器 无线 测量 单片机
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