专利名称：用于监测悬浮状态下无框力矩电机动态扭矩的装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种在悬浮状态下对无框力矩电机动态扭矩进行实时监测的测量装置。
背景技术：
力矩电机具有低转速、大扭矩、过载能力强、响应快、特性线性度好、力矩波动小等特点，可直接驱动负载省去中间传动机构，从而提高了系统的运行精度。因此广泛应用于纺织、电线电缆、金属加工、造纸、橡胶、塑料以及印刷机械等工业领域。力矩输出值作为表征力矩电机传动的性能和工作状态的一个典型参数，其测量有着重要的意义。但是，现有的测量力矩电机输出扭矩的方法，只适用于测量静态力矩，即使能测动态力矩，由于无法精确测量角加速度和摩擦力矩也存在测量不准确的缺陷。根据传感器的测量方式一般分为接触式和非接触式两种。接触式的传感器以应变片式扭矩传感器为主,非接触式主要分为磁电式、光电式两大类。应变式扭矩传感器测量扭矩即通过应变片测量弹性元件的变形来计量扭矩，这种测量方式受弹性轴的材料、形状影响较大，从原理上讲，分辨率难以继续提高，并且此种测试方法及装置只适用于静态受力的情况下，来分析及测量材料所受到的静态扭矩。对于非接触式传感器来测量扭矩的情况，磁电式传感器受环境温度、外界磁场影响，灵敏度将产生变化而产生测量误差，对于微扭矩通常误差较大甚至无法测量，以上两种方式，由于无法精确测量角加速度和摩擦力矩，所以存在动态力矩测量不准确的缺陷，而现有的技术无法精确测量力矩电机输出的实时动态力矩。目前还没有一种适用于监测悬浮状态下无框力矩电机动态扭矩的装置及方法，而动态扭矩这一数据对于标定悬浮状态下无框力矩电机性能有着很重要的意义，从而要求必须采用新的原理实现动态扭矩的实时测量。`
发明内容
本发明所要解决的技术问题是避免现有技术的不足，提供一种高精度、非接触式的采用光电式编码器来监测悬浮状态下无框力矩电机动态扭矩的装置，对于悬浮状态下的无框力矩电机而言，由于其转动部件处于悬浮状态，所受摩擦力非常小，可以忽略不计，该装置可以监测并显示悬浮状态下无框力矩电机动态扭矩的实时输出状态。本发明所依据的原理如公式⑴所示
权利要求
1.一种用于监测悬浮状态下无框力矩电机动态扭矩的装置，其特征在于包括安装于无框力矩电机上的非接触式的光电编码器和安装于上位机内部的信号转换和预处理电路、高速数据采集卡、计算分析数据单元；所述无框力矩电机固定于电机底座上；所述非接触式的光电编码器包括圆光栅盘和读数头；所述圆光栅盘与无框力矩电机的转动部件同轴线固定连接，并跟随无框力矩电机的转动部件同步转动；所述读数头固定连接于固定座上；所述读数头与圆光栅盘上的光栅尺对正，保证能够正确的实时采集无框力矩电机转动部件的动态角位移数据；所述读数头通过数据线与信号转换和预处理电路构成电联接；所述读数头实时采集到的无框力矩电机的转动部件的动态角位移数据，经信号转换和预处理电路处理后传输给高速数据采集卡，并经计算分析数据单元对高速数据采集卡中的数据进行分析和控制计算后，实时的显示出无框力矩电机的动态扭矩输出值和转速。
2.根据权利要求1所述的用于监测悬浮状态下无框力矩电机动态扭矩的装置，其特征在于所述的读数头与圆光栅盘之间距离为0. 8_。
3.根据权利要求1所述的用于监测悬浮状态下无框力矩电机动态扭矩的装置，其特征在于所述读数头实时采集到的无框力矩电机的转动部件的动态角位移数据为脉冲信号，其通过信号转换和预处理电路转化为模拟量信号。
4.使用权利要求1所述的用于监测悬浮状态下无框力矩电机动态扭矩的装置进行测试的方法其特征在于，包括如下步骤 1)通过上位机设定实时数据采集周期T； 2)通过非接触式的光电编码器采集三个连续周期内无框力矩电机的转动部件的动态角位移变化数据9k_2、0 k-!> 0 k ; 3)通过计算分析数据单元，利用公式
全文摘要
本发明涉及一种用于监测悬浮状态下无框力矩电机动态扭矩的装置，其包括安装于无框力矩电机上的非接触式的光电编码器和安装于上位机内部的信号转换和预处理电路、高速数据采集卡、计算分析数据单元；所述非接触式的光电编码器包括圆光栅盘和读数头；所述圆光栅盘与无框力矩电机的转动部件同轴线固定连接，所述读数头固定连接于固定座上；读数头能够实时采集到无框力矩电机的转动部件的动态角位移数据，通过信号处理及数据分析，实时的显示出无框力矩电机的动态扭矩输出值和转速。
文档编号G01L3/00GK103048071SQ20121053178
公开日2013年4月17日 申请日期2012年12月12日 优先权日2012年12月12日
发明者张从鹏, 罗学科, 李美波 申请人:北方工业大学