[实用新型]用于高转速设备的旋转复合力传感器

说明书

本实用新型公开了一种用于高转速设备的旋转复合力传感器，旋转轴上设置有拉应力应变区、扭矩应变区，所述的拉应力应变区、扭矩应变区位置处分别对应布置有应变片一、应变片二；外壳布置于旋转轴的外周，所述的外壳的内壁沿径向设有红外接收电路板，所述的旋转轴的外周沿径向设有与红外接收电路板平行间隔布置的红外发射电路板，所述的红外发射电路板包括用于接收应变片一、应变片二电桥信号的信号处理电路一、电压‑频率信号转换电路及红外发射电路，所述的红外接收电路板包括用于接收红外发射电路板频率信号的红外接收电路、频率‑电压信号转换电路及信号处理电路二，非接触式的应用于高转速设备测量拉压力和扭力载荷，避免摩擦损耗。

技术领域

本实用新型属于应变式力敏传感器领域，特别涉及一种用于高转速设备的旋转复合力传感器。

背景技术

有别于一般性的复合力传感器(可同时测量拉压力和扭力的传感器)，用于高转速设备的旋转复合力传感器可以对电动机和发动机等高转速旋转设备在工作过程中，拉压力和扭矩复合力载荷进行的非接触式的动态测量。旋转复合力传感器在应用时，一方面要解决高转速时，复合力传感器供电和信号传输的问题；另一方面要解决高转速时，拉压力和扭矩复合力的同时测量问题。

目前，拉压力和扭矩复合力传感器主要有固定式和滑环式两种。固定式复合力传感器，不能用于连续旋转的设备，因为传感器的供电和信号传输线缆与传感器的弹性体是直接连接的，线缆在传感器连续旋转时会发生缠绕甚至绷断；滑环式复合力传感器，在固定式复合力传感器的基础上，增加了一个滑环，解决了连续旋转时线缆缠绕的问题，但是滑环的定子与转子之间是接触式结构，普通滑环的可靠工作转速一般不到500转/每分钟，远远低于电动机、发动机和离心机的工作转速，而高速滑环虽然采用碳刷式结构提高了转速，但也还是接触式结构，工作时摩擦损耗较大，也不适合在高转速下长时间使用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于高转速设备的旋转复合力传感器，非接触式的应用于高转速设备测量拉压力和扭力载荷，避免摩擦损耗。

为了实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种用于高转速设备的旋转复合力传感器，包括同轴布置且构成转动连接的外壳与旋转轴，所述的旋转轴上设置有拉应力应变区、扭矩应变区，所述的拉应力应变区、扭矩应变区位置处分别对应布置有应变片一、应变片二；

所述的外壳布置于旋转轴的外周，所述的外壳的内壁沿径向设有红外接收电路板，所述的旋转轴的外周沿径向设有与红外接收电路板平行间隔布置的红外发射电路板，所述的红外发射电路板包括用于接收应变片一、应变片二电桥信号的信号处理电路一、电压-频率信号转换电路及红外发射电路，所述的红外接收电路板包括用于接收红外发射电路板频率信号的红外接收电路、频率-电压信号转换电路及信号处理电路二。

所述的外壳的内腔设有动变压器初级线圈及与电源电连接的动变压器初级振荡驱动电路板，所述的旋转轴的外周设有与动变压器初级线圈对应的动变压器次级线圈，所述的动变压器次级线圈与红外发射电路板电连接。

所述的信号处理电路一包括与应变片一构成的惠斯通电桥相连的接线端子P3，所述的接线端子P3的引脚1、2分别与5V电压源、GND连接，所述的接线端子P3的引脚3、4分别作为电桥信号的S-、S+输出端与电阻R11、 R12连接，所述的电阻R11、R12分别经电容C7、C10与GND连接，所述的电阻R11、R12还分别与信号放大器U4的引脚2、3连接，信号放大器U4型号为AD620，所述的信号放大器U4的引脚1依次经电阻R8、电位器Rg与信号放大器U4的引脚8连接，所述的信号放大器U4的引脚7分别与8V电压源、电容C6连接，电阻R6经电位器Rz、电阻R3与电阻R11的输入端连接，所述的电位器Rz还经电阻R7与GND连接。