传感器的选择

传感器的选择

（青岛众邦仪器有限公司友情提供）

对于试验中托辊压力的测量，可以选用销轴式力传感器来测量。销轴传感器实际上就是一根承受剪切力作用的空心截面圆轴，双剪型电阻应变计粘贴在中心孔内凹槽中心的位置上，有两组桥测量方式，即两个凹槽处的双剪型电阻应变计共同组成一个惠斯通电桥，或分别组成惠斯通电桥再并联进行测量。由于销轴传感器本身就是一个整体元件，既没有保护外壳又没有加载头和承载底座，因此在测试与标定时，应该采用与实际安装使用时相同的边界支撑，最好是同一个支撑。选用H9X2型销轴式力传感器，材料为优质合金钢，量程为2t，允许温度使用范围为-35—70℃，激励电压为5—12v，极限过载范围为200%，安全过载范围为150%。

电动机的转速和转矩的测量可以选用JN338-100转速转矩传感器，该传感器应使用两组联轴器联接，分别连接到电动机和负载上转矩测量范围10-100N·M,最高转速6000r/min。JN338传感器采用两组特环形旋转变压器来实现能源的输入及转矩信号的输出，从而解决了旋转动力传递系统中能源及信号可靠地在旋转部分与静止部分之间的传递问题，该传感器还可以同时实现旋转轴转速的测量，所以该传感器可以实现转矩、转速及轴功率的多参数输出。对于转矩测量，该转矩传感器的检测敏感元件是电阻应变桥。将专用的测扭应变片用应变胶粘贴在被测弹性轴上以组成应变电桥，只要向应变电桥提供电源即可测得该弹性轴受扭的电信号，然后将该应变信号放大，再经过压／频转换变成与扭应变成正比的频率信号。传感器的能源输入及信号输出是由两组带间隙的特殊环形旋转变压器承担的，因此可实现能源及信号的无接触传递。在一段特制的弹性轴上粘贴专用的测扭应变片并组成电桥，以形成基础扭矩传感器，然后在轴上再固定能源环形旋转变压器的次级线圈、轴上印刷电路板和信号环旋转变压器的初级线圈。电路板上包含整流稳压电源、仪表放大电路及V/F变换电路。在传感器的外壳上固定着激磁电路、能源环形旋转变压器的初级线圈、信号环形变压器的次级线圈及信号处理电路。

传感器电路部分在工作时，由外部电源向传感器提供±5V电源，激磁电路中的晶体振荡器产生400Hz的方波，经过TAD2003功率放大即产生交流激磁功率电源，通过能源环形旋转变压器从静止的初级线圈Ｔ１传递至旋转的次级线圈T1，然后将得到的交流电源通过轴上的整流、滤波电路处理后变成±5V的直流电源。再将该电源作为运算放大器AD822的工作电源，并由基准电源AD589与双运放AD822组成高精度稳压电源，以产生±4.5V的精密直流电源，该电源既可作为应变电桥电源，又可作为仪表放大器及V/F转换器的工作电源。当弹性轴受扭时，应变桥检测到的mv级应变信号通过仪表放大器AD620将其放大成1.5V±1V的强信号，再通过V/F转换器LM311变换成频率信号，此信号通过信号环形旋转变压器，从旋转轴传递至静止的次级线圈，再经过传感器外壳上的信号处理电路滤波、整形即可得到与弹性轴承受的扭矩成正比的频率信号输出。对于转速测量原理，转矩传感器在旋转轴上安装着60条齿缝的测速轮，在传感器外壳上安装的一只由发光二极管及光敏三极管组成的槽型光电开关架，测速轮的每一个齿将发光二极管的光线遮挡住时，光敏三极管就输出一个高电平，当光线通过齿缝射到光敏管的窗口时，光敏管就输出一个低电平，旋转轴每转一圈就可得到60个脉冲，因此，每秒钟检测到的脉冲数恰好等于每分钟的转速值。

    对于托辊的测量可以通过托辊的震动反映，托辊震动的测量可以选用ADXL50集成加速度传感器电源电压为5v，工作电流大约为8mA,工作温度范围为0—+70℃。传感器的外围电路非常简单，侧加速地时候通常只是接三只电容和三只电阻，输出信号可直接输送至数字电压表进行A/D转换及数字显示，也可以配备单片机做数据处理。传感器及其外围电路封装于小型屏蔽容器内，固定于振动物体上，随之同步振动，输出测量信号；信号调理电路接收电信号，进行放大、滤波等必要处理；经过处理后的信号被送入显示部分，信号的频率和幅度以数值形式显示于LED数码管上，实现加速度和频率的实时测量。选用了美国ADI公司生产的ADXL50加速度传感器作为振动传感器，它被集成于单片集成电路上，采用差动电容作为敏感元件，用闭环反馈力平衡技术和完整的信号调理电路构成闭环随动式加速度计，其输出电压与其感受的加速度成正比。ADXL50采用+5V单电源供电，最大测量范围为±50ｇ（ｇ为重力加速度），输出电压范围为0.25—0.75V，灵敏度为20mv/g。通过外接元件，结合其内置的缓冲放大器，调节放大倍数和0g时的电平，也可构成滤波电路。