专利名称：激光衍射扭矩仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及仪器仪表领域，特指一种激光衍射扭矩仪。
背景技术：
在旋转动力系统中最频繁涉及到的参数旋转扭矩，在李国林《数字式扭矩传感器技术性能及应用》提到现有检测旋转扭矩的方法主要有两种。
第一种方法是扭转角相位差式传感器，该方法是在弹性轴的两端安装着两组齿数、形状及安装角度完全相同的齿轮，在齿轮的外侧各安装着一只接近传感器。当弹性轴旋转时，这两组传感器就可以测量出两组脉冲波，比较这两组脉冲波的前后沿的相位差就可以计算出弹性轴所承受的扭矩量。该方法的优点实现了转矩信号的非接触传递，检测信号为数字信号；缺点当弹性轴不旋转时不能产生脉冲波，意味着不能测量静态扭矩；而低转速时由于脉冲波的前后沿较缓不易比较，因此低速性能不理想。
第二种方法是将专用的测扭应变片用应变胶粘贴在被测弹性轴上，并组成应变桥，若向应变桥提供工作电源即可测试该弹性轴受扭的电信号。但是在旋转动力传递系统中，最棘手的问题是旋转体上的应变桥的桥压输入及检测到的应变信号输出如何可靠地在旋转部分与静止部分之间传递，通常的做法是用导电滑环来完成。缺点由于导电滑环属于磨擦接触，因此不可避免地存在着磨损并发热，因而限制了旋转轴的转速及导电滑环的使用寿命。并且由于接触不可靠引起信号波动，易造成测量误差大甚至测量不成功。
为了克服导电滑环的缺陷，还可以采用无线电遥测的方法将扭矩应变信号在旋转轴上放大并进行V/F转换成频率信号，通过载波调制用无线电发射的方法从旋转轴上发射至轴外，再用无线电接收的方法，就可以得到旋转轴受扭的信号。旋转轴上的能源供应是固定在旋转轴上的电池。但也存在着三个不足之处，其一易受使用现场电磁波的干扰；其二由于是电池供电，所以只能短期使用。其三由于在旋转轴上附加了结构，易引起高转速时的动平衡问题。在小量程及小直径轴时更突出。
现有技术中有专利CN01211689.0激光衍射测量仪，其公开一种激光衍射测量仪技术，在底座右部的激光器立柱的托盘内安装激光发生器型，支架上开有通光孔，左部安装激光接收光屏的背部安装数显卡尺，激光束水平发射或折射光源，采用非接触、相对或间接测量，实现对尺寸、形位误差和表面粗糙度、线值、角度值、微小孔径等参数测量。其问题在于只能测量一些固定物体的静态值，并不能运用在扭矩值的测量上，尤其是当被测物体本身在旋转时，无法测量其动态的旋转扭矩值。另有CN03160137.5扭矩检测器，所述扭矩包括同步检测器、桥接电路和信号转换器。所述同步检测器检测具有预设的DC电压电平和特定频率的AC电压信号，并产生检测输出信号，信号转换器产生具有对应预定基准电压和第一检测电压的峰值之间的差的幅度的扭矩检测信号。其基本原理是当被测物体发生扭转时周围磁通量发生改变，通过对磁通量的采样测量来得到扭矩值。当AC电压信号与采样信号不同步时采样可能产生误差，该专利设计了一套电路来解决同步问题。同样的，其问题在于它无法测量旋转扭矩，并且在弹性轴上拥有大量附件和电路，易影响其形变和使用寿命。另外由于磁场的改变易受周围环境的影响，信号产生的波动会造成测量误差。
发明内容
本发明的目的是提供一种精确测量扭矩，稳定性高，抗干扰性强；扭矩信号的产生和传递与是否旋转，转速大小，旋转方向无关；并且不在弹性轴上安装附件及电路，不影响其旋转及形变，增加运行时间和使用寿命的新型扭矩测量仪器。
实现上述技术目的的技术方案为在弹性轴的两端安装两个形状大小完全相同钢性圆盘，其特征在于圆盘面上开有两条角度，大小完全对应一致的细小缝隙。在一端安装激光源，发出的激光通过两条缝隙后发生衍射。当弹性轴发生扭转形变时，两条缝隙的公共区域变窄，意味着激光通过的缝隙变小，根据光的衍射原理，衍射产生的圆斑大小与激光通过的缝隙大小相关。缝隙变小后，衍射产生的圆斑直径变大。在另一端用CCD传感器接收衍射图象，将成象数据传输至计算机。通过对衍射圆斑直径的测量就可以得到弹性轴所承受的扭矩大小。
本发明的有益效果1.以测量静止扭矩，也可以测量旋转扭矩；2.既可以测量静态扭矩，也可以测量动态扭矩；3.检测精度高，稳定性好；抗干扰性强；4.没有导电环等磨损件，可以高转速长时间运行；5.在弹性轴上没有应变片等附属结构，不影响轴的旋转及形变；
图1是扭矩仪的结构示意2是图1中圆盘(3)的平面图1.激光源 2.缝隙 3.，圆盘 4.成象数据 5.CCD传感器 6.弹性轴7.计算机 8.激光 9.外壳
具体实施例方式弹性轴(6)的两端各安装一个钢性圆盘(3)，大小一致。该圆盘可与被测物体相连接固定。圆盘面上各开一条细小的裂缝(2)两条细缝的大小，角度完全一致。圆盘一端安装半导体激光源(1)，发出的激光通过两条缝隙后发生衍射。另一端装有CCD传感器(5)进行图象接收接收。以上部分用外壳(9)隔离，防止外界干扰。CCD传感器的成象数据(4)传输至计算机(7)，用软件对图象进行处理后，测量衍射光斑的直径，得到相应的扭矩值。
权利要求
1.激光衍射扭矩仪，其在弹性轴的两端安装两个形状大小完全相同钢性圆盘(3)，其特征在于圆盘(3)面上开有两条角度，大小完全对应一致的细小缝隙(2)；在一端安装激光源(1)，在另一端设置接收衍射图象的CCD传感器(5)，且CCD传感器(5)与计算机(7)相连。
2.根据权利要求1所述的激光衍射扭矩仪，其特征是在所述的激光衍射扭矩仪外设置隔离外壳(9)。
全文摘要
本发明涉及仪器仪表领域，特指一种激光衍射扭矩仪。其在弹性轴的两端安装两个形状大小完全相同钢性圆盘，其特征在于圆盘面上开有两条角度，大小完全对应一致的细小缝隙；在一端安装激光源，在另一端设置接收衍射图象的CCD传感器，且CCD传感器与计算机相连。其稳定性高，抗干扰性强；扭矩信号的产生和传递与是否旋转，转速大小，旋转方向无关；并且不在弹性轴上安装附件及电路，不影响其旋转及形变，增加运行时间和使用寿命的新型扭矩测量仪器。
文档编号G01L3/00GK1825077SQ20061003932
公开日2006年8月30日 申请日期2006年4月5日 优先权日2006年4月5日
发明者王勇, 陈相 申请人:江苏大学