导读:本文包含了光栅扭矩传感器论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:FBG,扭矩传感器,轮辐,可调量程
光栅扭矩传感器论文文献综述
张亦男[1]（2018）在《基于光纤布拉格光栅的可调量程轮辐式扭矩传感器的研究》一文中研究指出本课题的研究目的是设计一种能测量多种扭力范围的扭矩传感器。在对布拉格光纤光栅的应变特性及传感原理进行深入分析后,设计了一种可调量程轮辐式光纤布拉格光栅扭矩传感器。该扭矩传感器具有量程可调、测量精度较高、测量方式灵活的特性,同时在一定程度上消除了扭力测量实验中温度对光栅波长漂移的影响。本文主要研究内容包括以下几个方面:首先,介绍了现有的不同种类扭矩测量方法,并分析了各自的工作原理及优缺点,并对光纤光栅扭矩传感器的国内外研究现状进行了简要说明;其次,对光纤光栅的传感机理进行了分析,包括其温度和应力特性以及交叉敏感特性,介绍了扭矩测量的基本原理,并将光纤光栅传感原理与扭矩测量原理相结合,初步建立了光纤光栅扭矩传感模型。介绍了几种常见的解决温度应变灵敏度交叉问题的方案,对不同解决方法的工作特点进行了分析,根据实际测量条件选择合适的解决方法;再次,分别建立了轴结构和轮辐结构两种扭矩传感模型,在理论研究的基础上对两种模型分别进行了仿真分析,并根据仿真结果分别对两种结构进行了尺寸和形状的优化。为了在实验室对轮辐式扭矩传感器进行扭矩测量,搭建了扭力测试平台;最后,通过正、反行程扭力测量及温度测量实验得到光纤光栅扭矩传感器的工作性能,根据测量参数对传感器的各项静态参数进行分析计算。(本文来源于《燕山大学》期刊2018-05-01）
施梦瑶[2]（2018）在《基于磁场测量的光纤光栅扭矩传感器研究》一文中研究指出扭矩是表征旋转机械传动系统性能的重要参数,因此,扭矩测量已成为旋转机械开发研究、质量验证、控制优化、工况监测及故障诊断中的关键环节。光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)凭借一线多点、抗电磁干扰强、易于分布式测量等优点,已被应用于旋转机械的振动测量。然而,目前FBG测量扭矩是直接粘贴在轴上,通过感知应变获得扭矩。这种介入式测量,一方面需在轴上打磨出光整区域,FBG粘贴及维护困难,另外针对动态扭矩的测量需借助准直器等辅助信号传输。为此,本文尝试采用磁路拾取扭矩信号,再转化为FBG的应变,从而得到扭矩信息。主要研究内容包括:(1)利用磁致伸缩材料的磁敏感性及FBG应变敏感性组成磁场测量元件,建立一个磁场发生装置对其进行测试分析,选取线性工作区间;(2)提出静态、动态扭矩传感器的设计构想,并针对静态扭矩传感器进行结构设计。建立等效磁路模型,从理论上说明加载扭矩与工作气隙内磁感应强度之间存在一个线性关系;(3)借助于有限元方法对所设计的磁路结构建模分析,观察并分析传感器的整体磁场分布及具体的漏磁情况。随后在后处理中构建几何路径,重点研究工作气隙内磁感应强度与加载扭转角的变化关系。同时仿真验证弹性轴的扭转变形分布,进行安全校核。仿真结果表明,所设计的磁路结构能满足扭矩信号拾取的要求;(4)加工基于磁场测量的FBG扭矩传感器实验样机,设计磁场测量及标定实验。利用高斯计测量扭矩加载下工作气隙内的磁感应强度,验证磁路设计的合理性;然后将FBG磁场测量元件嵌入工作气隙内,记录中心波长随加载扭矩的变化关系,验证该新型扭矩传感器的可行性。本文针对目前FBG介入式测量扭矩存在的问题,提出基于磁场测量的FBG扭矩传感器新构想,通过构建磁路拾取扭矩信号,再由FBG进行磁场测量得到扭矩。充分利用磁场在气隙中构建磁路的便捷性,光纤光栅无源多场、便于构建传感网络的优势,为光纤光栅扭矩检测提供新的研究思路。(本文来源于《武汉理工大学》期刊2018-03-01）
张燕君,张亦男,付兴虎,王会敏[3]（2017）在《可调量程的轮辐式光纤光栅扭矩传感器》一文中研究指出设计了一种以轮辐结构作为弹性元件的可调量程的光纤布拉格光栅扭矩传感器。在弹性板与轴向平行的上下表面对称粘贴两个中心波长不同的光纤布拉格光栅,分别作为传感元件和参考元件。通过对扭矩值与两者反射中心波长差值的标定,可以排除环境温度的影响,实现温度自补偿的功能。采用卡口连接的方式将弹性板与内轮毂、外轮毂进行连接,并用螺栓固定,通过更换弹性板可以调整传感器的量程。经仿真分析和扭矩传感实验证明,量程为80 Nm时,扭矩传感器的平均应变灵敏度为27.1 pm/Nm,相关系数为0.997,重复性误差为3.23%FS,迟滞误差为1.03%FS。(本文来源于《光电工程》期刊2017年08期）
邓靖,冯元华,高社成,李朝晖[4]（2017）在《基于少模长周期光纤光栅的高灵敏度扭矩传感器》一文中研究指出利用高频二氧化碳(CO2)激光脉冲写入法制备了一种基于少模长周期光纤光栅(LPG)的高灵敏度扭矩传感器。两个纤芯线偏振(LP01和LP11)模式耦合形成谐振峰。扭转灵敏度可达0.528nm·rad-1·m-1,所提扭矩传感器的扭转灵敏度比普通单模LPG提高一个数量级。引入扭转的LPG可以看作是对原光栅进行周期性螺旋调制,其有效光栅周期与扭转率成比例,从而使谐振峰波长发生漂移,这是形成高扭转灵敏度的主要原因。这种新型LPG对环境折射率和温度的交叉敏感性较弱,可以用作高精度的接触性扭矩传感器,在涉及扭转测量的很多领域有广阔的应用前景。(本文来源于《激光与光电子学进展》期刊2017年10期）
李涛,林杰俊,李江,齐红丽,曾志龙[5]（2017）在《基于光纤光栅的扭矩传感器》一文中研究指出为了实现恶劣条件下对扭矩的精确稳定测量,设计并实现了一种新型的基于光纤光栅的扭矩传感器。为克服扭矩测量系统易受外界影响的缺点,设计了光纤光栅全桥光路,实现了温度和弯矩的自动补偿。通过扭矩标准装置加载试验和水下环境加载试验分别测试了其测量精确度以及水下工作性能。结果表明,该光纤光栅扭矩传感器的最大非线性误差、重复性以及水下工作稳定性均达到0.1%以内,说明该传感器不但具有良好的测量精度,而且能够在船用环境等恶劣扭矩测量条件下较好地工作。研究结果为船用环境中扭矩测量的研究与应用提供了重要参考。(本文来源于《船舶工程》期刊2017年02期）
樊星,赵美蓉,黄银国,付胜楠[6]（2014）在《一种基于光纤光栅的双月牙弧轮辐式扭矩传感器》一文中研究指出设计了一种量程为100 Nm的轮辐式光纤光栅扭矩传感器。该传感器的弹性元件采用轮辐式,并创新地采用双月牙弧形状的辐条结构,大大提高了弹性元件的应变灵敏度。在有限元仿真的基础上,以变形量最大为目标函数,对弹性元件的几何尺寸进行了优化设计。通过仿真和实验验证,该弹性元件的应变量与光纤光栅反射光中心波长的偏移量成线性关系,这种新型轮辐的应变灵敏度比传统轮辐提高近一倍,为18 pm/Nm,重复性误差为±1%。(本文来源于《世界科技研究与发展》期刊2014年03期）
喻洪麟,刘旭飞,吴永烽[7]（2005）在《光栅扭矩传感器的信号电路设计》一文中研究指出针对水轮机主轴扭矩检测系统中的光栅扭矩传感器,设计了一种新型电路。采用ispPAC10芯片,通过器件编程的方式,实现对模拟信号的放大、整形和滤波,避免了传统模拟电路调试的麻烦。利用CPLD工作频率高的特点,进行高精度细分,结合MCU系统,完成对数据的处理。实验证明,以这种新型电路对扭转角位移进行测量时,精度高达0.001o/m,实现了扭矩的实时、高精度测量。(本文来源于《光电工程》期刊2005年08期）
雷冬梅[8]（2005）在《光栅扭矩传感器动态测量系统的数据采集与处理研究》一文中研究指出水轮机主轴系统在运行时,同时承受随机驱动扭矩和负载扭矩,不但运行状态复杂,传动系统效率也随之而变化,故确保主轴工作的安全性及监测主轴性能具有十分重要的意义。论文在国家自然科学基金项目“水轮机主轴机械系统动态特性研究”的资助下,采用光栅传感器进行主轴扭矩的实时动态测量,该系统的研发为主轴的扭矩监测提供了一种新的有效的手段。论文首先介绍了当前扭矩传感器的发展现状,分析了各种类型扭矩传感器的特点和存在的不足,根据光栅传感器可实现信号的无接触传输,并具有抗强电磁干扰的优点,提出以光栅传感器为信号敏感元件,进行水轮机动态扭矩测量方案。其次,论文以被测轴两端光栅副的光电输出信号作为输入信号,将光栅输出的光电信号转换成矩形波信号,通过分析旋转轴的各种运动对莫尔条纹及光电输出信号的影响,得知两路矩形波信号的相位与扭转角的关系,从而建立了测量系统的数学模型,并推导出具体的测量计算公式。根据测量系统数学模型可以看出,系统满足匀速静态扭矩测量,也满足非匀速动态扭矩测量要求,突破了传统相位差扭矩传感器只能进行匀速条件下的静态扭矩测量。论文的另外一项工作是根据所建立的数学模型推导出的测量计算公式,完成了数据采集卡的研制,包括光电转换电路、启动电路、放大电路、信号转换电路、数据DSP 采集处理电路及DSP 与计算机的通信接口电路。论文还探讨了动态测量输入数据的组成成分,根据动态测量数据的时变性、随机性、相关性和动态性等,深入研究了动态测量数据的处理方法,探讨了动态测试数据的预处理、成分分离、及结果表述等方面的内容,重点讨论了随机成分的分离,并针对本系统提出了以并行递推的自适应卡尔曼滤波作为系统实时动态数据处理方案,以减小随机误差。论文最后根据数学模型及动态测量数据处理方案,采用C 语言编写了相应的控制程序及算法程序,保证系统的正常运行及数据处理的及时性和准确性。系统可以对动态输入扭矩进行实时监测,具有较高的检测精度,能够实时检测出异常扭矩及时进行系统报警,确保系统安全。(本文来源于《重庆大学》期刊2005-04-20）
刘旭飞[9]（2005）在《光栅扭矩传感器及数据采集系统设计与研究》一文中研究指出水力发电作为我国的一项支柱产业,在国民经济建设中起着不可替代的作用。近年来能源竞争的加剧,使得这种环保性佳、经济性高的能源需求日益突出。与此同时,水力发电的平稳性、安全性成为科学家和工程技术人员越来越关心的问题。论文在国家自然科学基金项目“水轮机主轴机械系统动态特性研究”的资助下,结合目前国内外现状,提出了一种基于光栅扭矩传感器的非接触式扭矩测试方法,通过扭矩测量,实现对水轮机主轴系统动态特性的监测。论文首先根据光栅测量原理,提出了一种全新的集光、机、电一体化的水轮机主轴扭矩测量方法,并依据该方法设计了光栅扭矩传感系统。该系统通过光栅扭矩传感器,将主轴受到的扭矩转换为两路有相位差的正弦波信号。采用ISP 可编程模拟器件对接收到的正弦信号进行放大、滤波,通过A/D 转换器将模拟信号转换为数字信号以及MCU 控制处理,通过串行口送至PC 机进行人机交互。该系统不仅在匀速状态下有较高的测量精度,而且能够以较高精度检测到主轴加、减速状态下的扭矩值。该系统适应于各种干扰性强、温度高等恶劣环境。论文对光栅测量系统中光栅副工作原理进行了阐述,指出了光栅及其信号质量的好坏是整个光栅测量系统优劣的关键。根据系统需求设计了实验安装台。提出了一种模拟领域的柔性化数据采集系统。该系统改变了用传统复杂的手动调节电阻来调节放大倍数的办法,采用ISP 模拟可编程器件对模拟信号进行处理。通过编程下载的方法可实现对信号数字化调理,放大量程可达±1～±100,可实现带宽随意调节的低通滤波器。巧妙利用最大光强为定值的特点,采用AD 器件将模拟信号转换为数字信号,并通过MCU 计算出相位差以及实现方向的识别。通过串口送至PC 机进行通信。论文最后对光栅测量系统进行了调试,对测量系统的数据进行了采集,并对数据进行了误差分析,提出了改善措施,以实现更精确的扭矩测量。(本文来源于《重庆大学》期刊2005-04-10）
史飞[10]（2003）在《光栅扭矩传感器的数据采集系统设计与研究》一文中研究指出扭矩测量是研究水轮机主轴系统在各种载荷和工作环境下动态特性的关键方法，受到了越来越多的关注。文章结合扭矩测量的国内外发展现状和实际，根据国家自然科学基金资助项目“水轮机主轴机械系统动态特性研究”提出的方案,采用光栅式传感器进行扭矩的非接触式测量，并对其整个测量系统进行了研究。根据现有的实验条件，设计和开发出了水轮机主轴扭矩测量系统。将主轴受扭矩作用而产生的扭转角，通过光栅传感器转换为两路有相位差的方波信号，再通过数据采集系统检测出扭转角的度数，最后由上位PC机计算出扭矩的大小和主轴的各种参量。该系统具有测量精度高、优越的全光性、绝缘性、防爆性、抗电磁干扰、耐高温等特点，特别适合于恶劣环境下细长轴的扭矩测量，有较好的应用前景。文章对光栅式扭矩传感器及其数据采集系统进行了深入的讨论和研究，包括以下几方面的内容：光栅传感器的测量原理、实现方法；实验平台的设计；数据采集卡的软硬件设计及实现；上位机通信接口软件的开发。最后将系统进行调试与实验，并对实验数据进行误差分析，提出了改进措施。实验结果表明，系统设计是合理的，能够达到预期的目的和要求系统设计中创造性的工作是对数据采集卡的研制。数据采集卡的硬件设计基于现场可编程门阵列（FPGA）和单片机（MCU），体积小、工作可靠、控制简单、外围电路少；软件设计采用Keil C51和Foundation 3.1，可根据用户需要实现多种复杂的功能，极大的提高了应用的灵活性。(本文来源于《重庆大学》期刊2003-05-10）
光栅扭矩传感器论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
扭矩是表征旋转机械传动系统性能的重要参数,因此,扭矩测量已成为旋转机械开发研究、质量验证、控制优化、工况监测及故障诊断中的关键环节。光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)凭借一线多点、抗电磁干扰强、易于分布式测量等优点,已被应用于旋转机械的振动测量。然而,目前FBG测量扭矩是直接粘贴在轴上,通过感知应变获得扭矩。这种介入式测量,一方面需在轴上打磨出光整区域,FBG粘贴及维护困难,另外针对动态扭矩的测量需借助准直器等辅助信号传输。为此,本文尝试采用磁路拾取扭矩信号,再转化为FBG的应变,从而得到扭矩信息。主要研究内容包括:(1)利用磁致伸缩材料的磁敏感性及FBG应变敏感性组成磁场测量元件,建立一个磁场发生装置对其进行测试分析,选取线性工作区间;(2)提出静态、动态扭矩传感器的设计构想,并针对静态扭矩传感器进行结构设计。建立等效磁路模型,从理论上说明加载扭矩与工作气隙内磁感应强度之间存在一个线性关系;(3)借助于有限元方法对所设计的磁路结构建模分析,观察并分析传感器的整体磁场分布及具体的漏磁情况。随后在后处理中构建几何路径,重点研究工作气隙内磁感应强度与加载扭转角的变化关系。同时仿真验证弹性轴的扭转变形分布,进行安全校核。仿真结果表明,所设计的磁路结构能满足扭矩信号拾取的要求;(4)加工基于磁场测量的FBG扭矩传感器实验样机,设计磁场测量及标定实验。利用高斯计测量扭矩加载下工作气隙内的磁感应强度,验证磁路设计的合理性;然后将FBG磁场测量元件嵌入工作气隙内,记录中心波长随加载扭矩的变化关系,验证该新型扭矩传感器的可行性。本文针对目前FBG介入式测量扭矩存在的问题,提出基于磁场测量的FBG扭矩传感器新构想,通过构建磁路拾取扭矩信号,再由FBG进行磁场测量得到扭矩。充分利用磁场在气隙中构建磁路的便捷性,光纤光栅无源多场、便于构建传感网络的优势,为光纤光栅扭矩检测提供新的研究思路。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
光栅扭矩传感器论文参考文献
[1].张亦男.基于光纤布拉格光栅的可调量程轮辐式扭矩传感器的研究[D].燕山大学.2018
[2].施梦瑶.基于磁场测量的光纤光栅扭矩传感器研究[D].武汉理工大学.2018
[3].张燕君,张亦男,付兴虎,王会敏.可调量程的轮辐式光纤光栅扭矩传感器[J].光电工程.2017
[4].邓靖,冯元华,高社成,李朝晖.基于少模长周期光纤光栅的高灵敏度扭矩传感器[J].激光与光电子学进展.2017
[5].李涛,林杰俊,李江,齐红丽,曾志龙.基于光纤光栅的扭矩传感器[J].船舶工程.2017
[6].樊星,赵美蓉,黄银国,付胜楠.一种基于光纤光栅的双月牙弧轮辐式扭矩传感器[J].世界科技研究与发展.2014
[7].喻洪麟,刘旭飞,吴永烽.光栅扭矩传感器的信号电路设计[J].光电工程.2005
[8].雷冬梅.光栅扭矩传感器动态测量系统的数据采集与处理研究[D].重庆大学.2005
[9].刘旭飞.光栅扭矩传感器及数据采集系统设计与研究[D].重庆大学.2005
[10].史飞.光栅扭矩传感器的数据采集系统设计与研究[D].重庆大学.2003