一種車輛傳動軸扭矩測定裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種車輛傳動軸扭矩測定裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]扭矩是旋轉(zhuǎn)機械傳動軸的重要工作參數(shù)，扭矩測量已經(jīng)成為機械測量中一個重要組成部分。扭矩幅值大小、變化規(guī)律是反映設(shè)備符合的一項重要指標，同時也是傳動軸受力狀況、安全程度以及使用壽命的度量標準。因此，對車輛扭矩的測量對保障測量安全運行具有重要的意義?，F(xiàn)有技術(shù)中，廣泛使用的扭矩測量技術(shù)為應變片測量方法，該種方法主要實現(xiàn)的是靜態(tài)測量，且需要對傳感器進行供電及通過線纜傳輸檢測或控制信號，不利于在一些惡劣運行環(huán)境進行扭矩的動態(tài)測量。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]實用新型目的:針對上述現(xiàn)有技術(shù)，提出一種車輛傳動軸扭矩測定裝置，實現(xiàn)傳動軸轉(zhuǎn)矩的動態(tài)測量。
[0004]技術(shù)方案:一種車輛傳動軸扭矩測定裝置，包括兩個單端無源聲表面波諧振器、兩組傳感器天線、混頻器以及信號查詢電路；待測定的傳動軸表面沿軸線方向覆蓋帶狀基體材料，所述兩個單端無源聲表面波諧振器設(shè)置在所述基體材料上并分別與傳動軸軸線成45°角和135°角設(shè)置，每個單端無源聲表面波諧振器分別與一個運算放大器連接構(gòu)成正反饋電路，所述兩個放大器的輸出端連接所述混頻器的輸入端；所述第一組傳感器天線包括沿傳動軸的某一截面圓周均勻間隔設(shè)置的三根天線，所述第二組傳感器天線也包括沿傳動軸的另一截面圓周均勻間隔設(shè)置的三根天線，所述兩個單端無源聲表面波諧振器的叉指換能器均同時連接所述第一組傳感器天線的三根天線，所述混頻器的輸出端均同時連接所述第二組傳感器天線的三根天線，所述信號查詢電路連接有天線。
[0005]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述基體材料為ST切型的石英。
[0006]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述信號查詢電路包括激勵信號產(chǎn)生電路、響應信號處理電路、反相器、兩個場效應管以及天線，所述反相器的輸出端接第一場效應管的柵極，第一場效應管的漏極和第二場效應管的漏極同時連接天線，第一場效應管的源極接響應信號處理電路的信號輸入端，第二場效應管的源極接激勵信號產(chǎn)生電路的輸出端，反相器輸入端和第二場效應管的柵極連接外部PWM控制信號。
[0007]有益效果:本實用新型的一種車輛傳動軸扭矩測定裝置，根據(jù)對車輛傳動軸的現(xiàn)有材料力學扭轉(zhuǎn)特性的研究，通過兩組聲表面波諧振器構(gòu)成差頻測量，根據(jù)與傳動軸軸線成45°角和135°角方向的應變所造成表面波諧振器諧振頻率的變化，通過對該變化頻率的測量實現(xiàn)傳動軸扭矩的測量。表面波諧振器采用單端無源型，無需額外供電，三個傳感器天線沿傳動軸的某一截面圓周均勻間隔設(shè)置，使得傳動軸在轉(zhuǎn)動時查詢信號能夠全覆蓋該截面，消除了檢測信號的盲區(qū)，實現(xiàn)傳動軸轉(zhuǎn)矩的動態(tài)測量。
[0008]利用聲表面波諧振器測量轉(zhuǎn)矩過程中，需要面臨傳動軸著溫度的干擾；由于石英晶體是一種很穩(wěn)定常用的壓電材料，且ST切型的石英晶體具有零溫度系數(shù)因此采用ST切型的石英作為SAW諧振器的基體。
【附圖說明】
[0009]圖1為兩個單端無源聲表面波諧振器與傳動軸的位置關(guān)系圖；
[0010]圖2為第一組傳感器天線繞傳動軸設(shè)置示意圖；
[0011]圖3為信號查詢電路電路結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對本實用新型做更進一步的解釋。
[0013]如圖1所示，一種車輛傳動軸扭矩測定裝置，包括兩個單端無源聲表面波諧振器、兩組傳感器天線、混頻器以及信號查詢電路。待測定的傳動軸表面沿軸線方向覆蓋帶狀基體材料，基體材料選用ST切型的石英；需要對待檢測的傳動軸在檢測區(qū)域進行清洗后，利用黏貼劑將基體材料沿軸心線貼在傳動軸的表面。兩個單端無源聲表面波諧振器設(shè)置在基體材料上并分別與傳動軸軸線成45°角和135°角設(shè)置，每個單端無源聲表面波諧振器分別與一個運算放大器連接構(gòu)成正反饋電路，兩個放大器的輸出端連接混頻器的輸入端。
[0014]如圖2所示，第一組傳感器天線包括沿傳動軸的某一截面圓周均勻間隔設(shè)置的三根天線，第二組傳感器天線也包括沿傳動軸的另一截面圓周均勻間隔設(shè)置的三根天線。兩個單端無源聲表面波諧振器的叉指換能器均同時連接第一組傳感器天線的三根天線，混頻器的輸出端均同時連接第二組傳感器天線的三根天線。
[0015]如圖3所示，信號查詢電路包括激勵信號產(chǎn)生電路、響應信號處理電路、反相器、兩個場效應管以及天線。反相器的輸出端接第一場效應管的柵極，第一場效應管的漏極和第二場效應管的漏極同時連接天線，第一場效應管的源極接響應信號處理電路的信號輸入端，第二場效應管的源極接激勵信號產(chǎn)生電路的輸出端，反相器輸入端和第二場效應管的柵極連接外部PWM控制信號。
[0016]該車輛傳動軸扭矩測定裝置工作時，輸入信號查詢電路的PffM控制信號分為兩路，一路用于控制激勵信號產(chǎn)生電路通過天線發(fā)出激勵信號，一路經(jīng)反相器后控制天線接收混頻器輸出信號。由于控制發(fā)送和接收的信號是同一 PWM控制信號和其反相信號，因此天線在任一時刻只作為發(fā)射天線或接收天線，且通過控制PWM信號的占空比即能夠?qū)崿F(xiàn)檢測值采樣頻率。
[0017]第一組傳感器天線將接收到的激勵信號傳輸?shù)絻蓚€單端無源聲表面波諧振器的叉指換能器，第一組傳感器的三根天線繞傳動軸某一截面等間距設(shè)置，使得激勵信號實現(xiàn)環(huán)狀覆蓋，消除因傳動軸傳動而造成的激勵信號接收盲區(qū)。兩個單端無源聲表面波諧振器的諧振頻率選擇433?435MHz，利用與放大器構(gòu)成的正反饋結(jié)構(gòu)，將諧振器輸出信號轉(zhuǎn)換為正弦波頻率信號后，經(jīng)混頻器混頻后，通過第二組傳感器天線發(fā)送出去。兩個單端無源聲表面波諧振器的輸出信號經(jīng)混頻器，構(gòu)成差頻測量模式，最大程度的消除了頻率便宜等帶來的測量誤差。信號查詢電路通過天線接收到混頻信號后，發(fā)送到響應信號處理電路。響應信號處理電路根據(jù)與傳動軸軸線成45°角和135°角方向的應變所造成表面波諧振器諧振頻率的變化，實現(xiàn)傳動軸扭矩的測量。
[0018]以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種車輛傳動軸扭矩測定裝置，其特征在于:包括兩個單端無源聲表面波諧振器、兩組傳感器天線、混頻器以及信號查詢電路；待測定的傳動軸表面沿軸線方向覆蓋帶狀基體材料，所述兩個單端無源聲表面波諧振器設(shè)置在所述基體材料上并分別與傳動軸軸線成45°角和135°角設(shè)置，每個單端無源聲表面波諧振器分別與一個運算放大器連接構(gòu)成正反饋電路，所述兩個放大器的輸出端連接所述混頻器的輸入端；第一組傳感器天線包括沿傳動軸的某一截面圓周均勻間隔設(shè)置的三根天線，第二組傳感器天線也包括沿傳動軸的另一截面圓周均勻間隔設(shè)置的三根天線，所述兩個單端無源聲表面波諧振器的叉指換能器均同時連接所述第一組傳感器天線的三根天線，所述混頻器的輸出端均同時連接所述第二組傳感器天線的三根天線，所述信號查詢電路連接有天線。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車輛傳動軸扭矩測定裝置，其特征在于:所述基體材料為ST切型的石英。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車輛傳動軸扭矩測定裝置，其特征在于:所述信號查詢電路包括激勵信號產(chǎn)生電路、響應信號處理電路、反相器、兩個場效應管以及天線，所述反相器的輸出端接第一場效應管的柵極，第一場效應管的漏極和第二場效應管的漏極同時連接天線，第一場效應管的源極接響應信號處理電路的信號輸入端，第二場效應管的源極接激勵信號產(chǎn)生電路的輸出端，反相器輸入端和第二場效應管的柵極連接外部PWM控制信號。
【專利摘要】本實用新型公開了一種車輛傳動軸扭矩測定裝置，包括兩個單端無源聲表面波諧振器、兩組傳感器天線、混頻器以及信號查詢電路。根據(jù)對車輛傳動軸的現(xiàn)有材料力學扭轉(zhuǎn)特性的研究，通過兩組聲表面波諧振器構(gòu)成差頻測量，根據(jù)與傳動軸軸線成45°角和135°角方向的應變所造成表面波諧振器諧振頻率的變化，通過對該變化頻率的測量實現(xiàn)傳動軸扭矩的測量。表面波諧振器采用單端無源型，無需額外供電，三個傳感器天線沿傳動軸的某一截面圓周均勻間隔設(shè)置，使得傳動軸在轉(zhuǎn)動時查詢信號能夠全覆蓋該截面，消除了檢測信號的盲區(qū)，實現(xiàn)傳動軸轉(zhuǎn)矩的動態(tài)測量。
【IPC分類】G01L3/00
【公開號】CN204903056
【申請?zhí)枴緾N201520528380
【發(fā)明人】許芹, 張海濤
【申請人】安徽科技學院
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年7月17日