一種車輛傳動(dòng)軸扭矩測(cè)定裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種車輛傳動(dòng)軸扭矩測(cè)定裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]扭矩是旋轉(zhuǎn)機(jī)械傳動(dòng)軸的重要工作參數(shù)，扭矩測(cè)量已經(jīng)成為機(jī)械測(cè)量中一個(gè)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(xiàng)重要指標(biāo)，同時(shí)也是傳動(dòng)軸受力狀況、安全程度以及使用壽命的度量標(biāo)準(zhǔn)。因此，對(duì)車輛扭矩的測(cè)量對(duì)保障測(cè)量安全運(yùn)行具有重要的意義。現(xiàn)有技術(shù)中，廣泛使用的扭矩測(cè)量技術(shù)為應(yīng)變片測(cè)量方法，該種方法主要實(shí)現(xiàn)的是靜態(tài)測(cè)量，且需要對(duì)傳感器進(jìn)行供電及通過(guò)線纜傳輸檢測(cè)或控制信號(hào)，不利于在一些惡劣運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行扭矩的動(dòng)態(tài)測(cè)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明目的:針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，提出一種車輛傳動(dòng)軸扭矩測(cè)定裝置，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)矩的動(dòng)態(tài)測(cè)量。
[0004]技術(shù)方案:一種車輛傳動(dòng)軸扭矩測(cè)定裝置，包括兩個(gè)單端無(wú)源聲表面波諧振器、兩組傳感器天線、混頻器以及信號(hào)查詢電路；待測(cè)定的傳動(dòng)軸表面沿軸線方向覆蓋帶狀基體材料，所述兩個(gè)單端無(wú)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(dòng)軸軸線成45°角和135°角設(shè)置，每個(gè)單端無(wú)源聲表面波諧振器分別與一個(gè)運(yùn)算放大器連接構(gòu)成正反饋電路，所述兩個(gè)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(dòng)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(dòng)軸的另一截面圓周均勻間隔設(shè)置的三根天線，所述兩個(gè)單端無(wú)源聲表面波諧振器的叉指換能器均同時(shí)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(shí)連接所述第二組傳感器天線的三根天線，所述信號(hào)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(hào)查詢電路包括激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生電路、響應(yīng)信號(hào)處理電路、反相器、兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管以及天線，所述反相器的輸出端接第一場(chǎng)效應(yīng)管的柵極，第一場(chǎng)效應(yīng)管的漏極和第二場(chǎng)效應(yīng)管的漏極同時(shí)連接天線，第一場(chǎng)效應(yīng)管的源極接響應(yīng)信號(hào)處理電路的信號(hào)輸入端，第二場(chǎng)效應(yīng)管的源極接激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生電路的輸出端，反相器輸入端和第二場(chǎng)效應(yīng)管的柵極連接外部PWM控制信號(hào)。
[0007]有益效果:本發(fā)明的一種車輛傳動(dòng)軸扭矩測(cè)定裝置，根據(jù)對(duì)車輛傳動(dòng)軸的現(xiàn)有材料力學(xué)扭轉(zhuǎn)特性的研究，通過(guò)兩組聲表面波諧振器構(gòu)成差頻測(cè)量，根據(jù)與傳動(dòng)軸軸線成45°角和135°角方向的應(yīng)變所造成表面波諧振器諧振頻率的變化，通過(guò)對(duì)該變化頻率的測(cè)量實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)軸扭矩的測(cè)量。表面波諧振器采用單端無(wú)源型，無(wú)需額外供電，三個(gè)傳感器天線沿傳動(dòng)軸的某一截面圓周均勻間隔設(shè)置，使得傳動(dòng)軸在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)查詢信號(hào)能夠全覆蓋該截面，消除了檢測(cè)信號(hào)的盲區(qū)，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)矩的動(dòng)態(tài)測(cè)量。
[0008]利用聲表面波諧振器測(cè)量轉(zhuǎn)矩過(guò)程中，需要面臨傳動(dòng)軸溫度的干擾；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(shuō)明】
[0009]圖1為兩個(gè)單端無(wú)源聲表面波諧振器與傳動(dòng)軸的位置關(guān)系圖；
[0010]圖2為第一組傳感器天線繞傳動(dòng)軸設(shè)置示意圖；
[0011]圖3為信號(hào)查詢電路電路結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做更進(jìn)一步的解釋。
[0013]如圖1所示，一種車輛傳動(dòng)軸扭矩測(cè)定裝置，包括兩個(gè)單端無(wú)源聲表面波諧振器、兩組傳感器天線、混頻器以及信號(hào)查詢電路。待測(cè)定的傳動(dòng)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(duì)待檢測(cè)的傳動(dòng)軸在檢測(cè)區(qū)域進(jìn)行清洗后，利用黏貼劑將基體材料沿軸心線貼在傳動(dòng)軸的表面。兩個(gè)單端無(wú)源聲表面波諧振器設(shè)置在基體材料上并分別與傳動(dòng)軸軸線成45°角和135°角設(shè)置，每個(gè)單端無(wú)源聲表面波諧振器分別與一個(gè)運(yùn)算放大器連接構(gòu)成正反饋電路，兩個(gè)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(dòng)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(dòng)軸的另一截面圓周均勻間隔設(shè)置的三根天線。兩個(gè)單端無(wú)源聲表面波諧振器的叉指換能器均同時(shí)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(shí)連接第二組傳感器天線的三根天線。
[0015]如圖3所示，信號(hào)查詢電路包括激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生電路、響應(yīng)信號(hào)處理電路、反相器、兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管以及天線。反相器的輸出端接第一場(chǎng)效應(yīng)管的柵極，第一場(chǎng)效應(yīng)管的漏極和第二場(chǎng)效應(yīng)管的漏極同時(shí)連接天線，第一場(chǎng)效應(yīng)管的源極接響應(yīng)信號(hào)處理電路的信號(hào)輸入端，第二場(chǎng)效應(yīng)管的源極接激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生電路的輸出端，反相器輸入端和第二場(chǎng)效應(yīng)管的柵極連接外部PWM控制信號(hào)。
[0016]該車輛傳動(dòng)軸扭矩測(cè)定裝置工作時(shí)，輸入信號(hào)查詢電路的PffM控制信號(hào)分為兩路，一路用于控制激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生電路通過(guò)天線發(fā)出激勵(lì)信號(hào)，一路經(jīng)反相器后控制天線接收混頻器輸出信號(hào)。由于控制發(fā)送和接收的信號(hào)是同一 PWM控制信號(hào)和其反相信號(hào)，因此天線在任一時(shí)刻只作為發(fā)射天線或接收天線，且通過(guò)控制PWM信號(hào)的占空比即能夠?qū)崿F(xiàn)檢測(cè)值采樣頻率。
[0017]第一組傳感器天線將接收到的激勵(lì)信號(hào)傳輸?shù)絻蓚€(gè)單端無(wú)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(dòng)軸某一截面等間距設(shè)置，使得激勵(lì)信號(hào)實(shí)現(xiàn)環(huán)狀覆蓋，消除因傳動(dòng)軸傳動(dòng)而造成的激勵(lì)信號(hào)接收盲區(qū)。兩個(gè)單端無(wú)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(hào)轉(zhuǎn)換為正弦波頻率信號(hào)后，經(jīng)混頻器混頻后，通過(guò)第二組傳感器天線發(fā)送出去。兩個(gè)單端無(wú)源聲表面波諧振器的輸出信號(hào)經(jīng)混頻器，構(gòu)成差頻測(cè)量模式，最大程度的消除了頻率便宜等帶來(lái)的測(cè)量誤差。信號(hào)查詢電路通過(guò)天線接收到混頻信號(hào)后，發(fā)送到響應(yīng)信號(hào)處理電路。響應(yīng)信號(hào)處理電路根據(jù)與傳動(dòng)軸軸線成45°角和135°角方向的應(yīng)變所造成表面波諧振器諧振頻率的變化，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)軸扭矩的測(cè)量。
[0018]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種車輛傳動(dòng)軸扭矩測(cè)定裝置，其特征在于:包括兩個(gè)單端無(wú)源聲表面波諧振器、兩組傳感器天線、混頻器以及信號(hào)查詢電路；待測(cè)定的傳動(dòng)軸表面沿軸線方向覆蓋帶狀基體材料，所述兩個(gè)單端無(wú)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(dòng)軸軸線成45°角和135°角設(shè)置，每個(gè)單端無(wú)源聲表面波諧振器分別與一個(gè)運(yùn)算放大器連接構(gòu)成正反饋電路，所述兩個(gè)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(dòng)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(dòng)軸的另一截面圓周均勻間隔設(shè)置的三根天線，所述兩個(gè)單端無(wú)源聲表面波諧振器的叉指換能器均同時(shí)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(shí)連接所述第二組傳感器天線的三根天線，所述信號(hào)查詢電路連接有天線。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種，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，其特征在于:所述信號(hào)查詢電路包括激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生電路、響應(yīng)信號(hào)處理電路、反相器、兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管以及天線，所述反相器的輸出端接第一場(chǎng)效應(yīng)管的柵極，第一場(chǎng)效應(yīng)管的漏極和第二場(chǎng)效應(yīng)管的漏極同時(shí)連接天線，第一場(chǎng)效應(yīng)管的源極接響應(yīng)信號(hào)處理電路的信號(hào)輸入端，第二場(chǎng)效應(yīng)管的源極接激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生電路的輸出端，反相器輸入端和第二場(chǎng)效應(yīng)管的柵極連接外部PWM控制信號(hào)。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種車輛傳動(dòng)軸扭矩測(cè)定裝置，包括兩個(gè)單端無(wú)源聲表面波諧振器、兩組傳感器天線、混頻器以及信號(hào)查詢電路。根據(jù)對(duì)車輛傳動(dòng)軸的現(xiàn)有材料力學(xué)扭轉(zhuǎn)特性的研究，通過(guò)兩組聲表面波諧振器構(gòu)成差頻測(cè)量，根據(jù)與傳動(dòng)軸軸線成45°角和135°角方向的應(yīng)變所造成表面波諧振器諧振頻率的變化，通過(guò)對(duì)該變化頻率的測(cè)量實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)軸扭矩的測(cè)量。表面波諧振器采用單端無(wú)源型，無(wú)需額外供電，三個(gè)傳感器天線沿傳動(dòng)軸的某一截面圓周均勻間隔設(shè)置，使得傳動(dòng)軸在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)查詢信號(hào)能夠全覆蓋該截面，消除了檢測(cè)信號(hào)的盲區(qū)，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)矩的動(dòng)態(tài)測(cè)量。
【IPC分類】G01L3/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105115636
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510428369
【發(fā)明人】許芹, 張海濤
【申請(qǐng)人】安徽科技學(xué)院
【公開(kāi)日】2015年12月2日
【申請(qǐng)日】2015年7月17日