專利名稱：轉(zhuǎn)軸扭矩信號的紅外遙測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種獲取轉(zhuǎn)軸扭矩信號的測量裝置，是用光學(xué)裝置轉(zhuǎn)換輸入信號的電信號傳輸系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
采用傳感器或電阻應(yīng)變計測量轉(zhuǎn)軸扭矩時，傳感器或應(yīng)變計通常必須隨軸旋轉(zhuǎn)，為在地面獲取傳感器或應(yīng)變計所檢測到的轉(zhuǎn)軸扭矩信號，需要使用電信號傳輸系統(tǒng)將轉(zhuǎn)軸上的電信號傳輸?shù)降孛妗Ｄ壳?，公知可適用的電信號傳輸系統(tǒng)主要有兩種其一，采用“滑環(huán)——電刷”，即將反映轉(zhuǎn)軸扭矩的電壓信號接到隨軸旋轉(zhuǎn)的金屬滑環(huán)上，再通過電刷傳到地面；其二，采用無線電遙測，即將無線電發(fā)射模塊固定在轉(zhuǎn)軸上，將經(jīng)過必要處理的轉(zhuǎn)軸扭矩信號以無線電波的形式向空間發(fā)射，由地面的無線電波接收模塊接收。第一種方法，由于滑環(huán)/電刷間接觸電阻值的不穩(wěn)定，及滑環(huán)/電刷間摩擦產(chǎn)生的電脈沖等原因，導(dǎo)致由電刷獲取的信號質(zhì)量較差，即信號傳輸質(zhì)量較差；而第二種方法，在應(yīng)用于環(huán)境比較惡劣的工業(yè)現(xiàn)場時，非常容易受到現(xiàn)場電磁波的干擾，即信號傳輸?shù)目煽啃暂^差。

發(fā)明內(nèi)容
為克服“滑環(huán)——電刷”方式，信號傳輸質(zhì)量較差，而無線電遙測方式，信號傳輸?shù)目煽啃杂州^差的不足，本實用新型提供一項獲取高質(zhì)量轉(zhuǎn)軸扭矩檢測信號的裝置——轉(zhuǎn)軸扭矩信號的紅外遙測裝置，該裝置屬于電信號傳輸系統(tǒng)，其信號傳輸質(zhì)量高，且不受電磁波的干擾，信號傳輸?shù)目煽啃砸埠芨摺?br> 本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是將兩個由絕緣材料制成的半環(huán)狀保持架裝夾在轉(zhuǎn)軸上，形成一個隨轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的環(huán)狀保持架；將一組紅外發(fā)光二極管均勻嵌在環(huán)狀保持架上，并由嵌在環(huán)狀保持架內(nèi)的“發(fā)送電路板”驅(qū)動發(fā)光，構(gòu)成紅外信號發(fā)射環(huán)；發(fā)送電路板由“信號調(diào)理及A/D轉(zhuǎn)換”電路、微處理器、與門、“驅(qū)動”電路組成，其中“信號調(diào)理及A/D轉(zhuǎn)換”電路將傳感器或電阻應(yīng)變片送來的轉(zhuǎn)軸扭矩信號進行必要的調(diào)理，并轉(zhuǎn)換為數(shù)字量；微處理器將該數(shù)字量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的串行“數(shù)字編碼脈沖”輸出給與門，微處理器的另一重要作用是產(chǎn)生“高頻脈沖信號”，作為載波接入與門的另一管腳；與門在此起“調(diào)制器”的作用，即用“數(shù)字編碼脈沖”去調(diào)制“高頻脈沖信號”，獲得“已調(diào)波信號”；“驅(qū)動”電路將“已調(diào)波信號”進行功率放大后驅(qū)動紅外發(fā)光二極管發(fā)光；由于紅外信號發(fā)射環(huán)中的所有紅外發(fā)光二極管并聯(lián)，所以，每支紅外發(fā)光二極管均發(fā)出完全相同的、與“已調(diào)波信號”同步的光脈沖信號，形成已調(diào)波光脈沖環(huán)；在正對紅外線信號發(fā)射環(huán)方向上，利用支架將紅外信號接收器固定在地面上；利用紅外發(fā)光二極管所發(fā)光線均存在一定的散射角度，使紅外信號接收器在任意時刻均能接收到至少一支紅外發(fā)光二極管發(fā)出的光線，從而保證了信號傳輸?shù)倪B續(xù)性；紅外信號接收器中的電路，主要由一體化紅外接收頭、微處理器及后續(xù)處理電路組成；一體化紅外接收頭用來接收紅外發(fā)光二極管發(fā)出的光脈沖，并將其放大、濾波、解調(diào)，得到相應(yīng)的串行“數(shù)字編碼脈沖”；微處理器將該串行“數(shù)字編碼脈沖”還原為相應(yīng)的數(shù)字量，從而完成了轉(zhuǎn)軸扭矩信號的獲?。缓罄m(xù)處理電路根據(jù)需要對所獲取的轉(zhuǎn)軸扭矩信號進行必要的處理、顯示等。在此技術(shù)方案中，要求“高頻脈沖信號”，即載波信號的頻率應(yīng)與一體化紅外接收頭要求的光脈沖頻率相一致。
本實用新型的有益效果是，紅外信號發(fā)射環(huán)，采用脈沖光傳輸數(shù)字信號，因此獲取的信號質(zhì)量高，抗干擾能力強；采用載波信號頻率與“一體化紅外接收頭”相匹配，使接收器電路簡單、工作可靠性高。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。


圖1是本實用新型的紅外信號發(fā)射環(huán)圖2是本實用新型的紅外信號接收器安裝圖圖3是嵌在環(huán)狀保持架內(nèi)電路板的電路組成原理框圖圖4是紅外信號接收器電路組成原理框圖圖中1.環(huán)狀保持架，2.紅外發(fā)光二極管，3.轉(zhuǎn)軸，4.紅外信號接收器，5.支架。
具體實施方式
如圖1所示，將一對半環(huán)形的保持架用緊固件夾緊在轉(zhuǎn)軸(3)上，形成環(huán)狀保持架(1)，該環(huán)狀保持架(1)隨轉(zhuǎn)軸(3)同步旋轉(zhuǎn)；將一組(12支以上)紅外發(fā)光二極管(2)均勻嵌在環(huán)狀保持架(1)的外圓表面，形成向外發(fā)射紅外脈沖光的紅外信號發(fā)射環(huán)；將電路板嵌在環(huán)狀保持架(3)內(nèi)部，用導(dǎo)線與轉(zhuǎn)軸上的電阻應(yīng)變計/傳感器電連接，將轉(zhuǎn)軸扭矩信號處理成脈沖信號，驅(qū)動紅外發(fā)光二極管(2)發(fā)出與脈沖信號同步的脈沖光，電路板與紅外發(fā)光二極管(圖3中的D1，D2…Dn)間的電連接如圖3所示；在正對環(huán)狀保持架方向的地面上，如圖2所示，利用支架(5)將紅外信號接收器(4)固定；紅外信號接收器(4)到環(huán)狀保持架(1)間的最大距離一般不超過5m；圖3為嵌在環(huán)狀保持架內(nèi)電路板的電路組成原理框圖，其中的信號調(diào)理及A/D轉(zhuǎn)換電路，將傳感器或電阻應(yīng)變計送來的扭矩信號進行放大、濾波、保持后轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，送微處理器；微處理器將并行的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為串行的數(shù)字編碼脈沖(脈沖寬度不小于0.4ms)輸出，同時利用微處理器輸出32kHz~40kHz的高頻載波信號，用“與門”將兩輸出信號相“與”，實現(xiàn)了用低頻的數(shù)字編碼脈沖去調(diào)制高頻的載波信號，獲得已調(diào)波信號；已調(diào)波信號經(jīng)驅(qū)動電路進行功率放大后，直接驅(qū)動紅外發(fā)光二極管發(fā)出與已調(diào)波信號完全同步的脈沖光；圖4是紅外信號接收器的電路組成原理框圖，一體化紅外接收頭將其接收到的光脈沖信號直接還原為數(shù)字編碼脈沖輸出，微處理器再將其還原成與扭矩信號對應(yīng)的數(shù)字量，送后續(xù)處理電路按不同的要求處理、顯示、輸出；從而完成了轉(zhuǎn)軸扭矩信號從轉(zhuǎn)軸到地面的傳輸。
權(quán)利要求1.一項關(guān)于轉(zhuǎn)軸扭矩信號的紅外遙測裝置，其特征是用絕緣材料制作1對半環(huán)形的保持架，用緊固件將其夾緊在轉(zhuǎn)軸上，形成能隨軸同步旋轉(zhuǎn)的環(huán)狀保持架；將一組紅外發(fā)光二極管均勻嵌在環(huán)狀保持架的外圓表面，向環(huán)外發(fā)射紅外脈沖光；所有紅外發(fā)光二極管由同一信號源驅(qū)動，發(fā)射完全相同的紅外脈沖光；在正對環(huán)狀保持架的地面，安裝紅外信號接收器，接收紅外發(fā)光二極管發(fā)出的脈沖光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)軸扭矩信號的紅外遙測裝置，其特征是將一塊電路板嵌在環(huán)狀保持架內(nèi)，隨軸同步旋轉(zhuǎn)；電路板與轉(zhuǎn)軸上的應(yīng)變計/傳感器用導(dǎo)線連接，將應(yīng)變計/傳感器的輸出信號處理成串行的數(shù)字編碼脈沖，加上高頻載波后，驅(qū)動紅外發(fā)光二極管發(fā)射脈沖光。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)軸扭矩信號的紅外遙測裝置，其特征是紅外信號接收器中使用一體化紅外接收頭；紅外信號接收器距紅外信號發(fā)射環(huán)間的距離小于5米。
專利摘要轉(zhuǎn)軸扭矩信號的紅外遙測裝置，是一種為在地面獲取轉(zhuǎn)軸扭矩信號的測量裝置，是用光學(xué)裝置轉(zhuǎn)換輸入信號的電信號傳輸系統(tǒng)。其中，環(huán)狀保持架將一組紅外發(fā)光二極管固定在轉(zhuǎn)軸上，隨軸旋轉(zhuǎn)，構(gòu)成紅外信號發(fā)射環(huán)；嵌在環(huán)狀保持架內(nèi)的電路板，將反映轉(zhuǎn)軸扭矩大小的電信號轉(zhuǎn)換成串行的數(shù)字編碼脈沖，用該脈沖信號調(diào)制高頻載波，得到“已調(diào)波”信號，該信號經(jīng)功率放大后，驅(qū)動紅外發(fā)光二極管，發(fā)射與“已調(diào)波”同步的脈沖光信號；在正對紅外信號發(fā)射環(huán)的地面，安裝紅外信號接收器，接收器中的紅外一體化接收頭，將接收到的脈沖光信號轉(zhuǎn)換、解調(diào)，得到反映轉(zhuǎn)軸扭矩大小的數(shù)字編碼脈沖，從而實現(xiàn)了轉(zhuǎn)軸扭矩信號由旋轉(zhuǎn)軸到地面的傳輸。
文檔編號G08C23/04GK2872500SQ20052012956
公開日2007年2月21日 申請日期2005年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月26日
發(fā)明者吳伯農(nóng), 孟榮光 申請人:北方工業(yè)大學(xué)