新型高精度拉压传感器型转矩仪及其精度分析

    1前言

    随着科学技术的进步，发动机测功设备正朝着系统化和智能化方向发展。目前，国内外一些厂家生产的测功机大多采用高精度拉压传感器来取代原有的地秤测力机构。原测功机不但体积庞大，而且指示精度较低，因此，对其进行技术改造已成为当务之急。FT-B型转矩仪以高精度和低价格为宗旨来实现国内原有测功机的技术改造。该仪器采用了一些新技术和新工艺，使得仪器精度高、工作可靠和成本降低。该仪器不但具有一定的抗干扰能力，还带有BCD码锁存器，可以方便地送入微机完成数据采集。

    FT-B型转矩仪由应变式拉压传感器和数字显示仪表两部分组成。拉压传感器通常安装在测功机上，根据发动机输出功率时传动轴的应力、应变情况来测量转矩，转矩仪不吸收发动机的功率，能测量瞬时转矩，测量结果以数字形式输出。

    2传感器结构原理

    拉压传感器由弹性元件和电阻应变片组成，利用电阻应变原理测量转矩如图1所示，四片电阻应变片对称地粘贴在弹性梁上，在电路上连接成全桥线路。在未加载时电桥处于平衡状态，无电压信号输出;当受力时，弹性梁变形，其相对变形大小正比于该处载荷大小，此时四片电阻应变片同时产生变形，它们的阻值也相应地发生变化。比如弹性梁受压力使R₁,R₄;应变片的阻值减小，R₂, R₃:阻值增加，使得电桥失去平衡，在其输出端有电压输出。在桥压恒定的情况下，输出电压是与外力成正比的。

    传感器内部接线如图2所示。图中R₁,R₂,R₃,R₄;用于测量传感器所受的应力，其余应变片作温度补偿用。传感器内部接线图上的四个引线端子中任意两个之间电阻值大致相等，近似为350 SZ，如果某一路电阻值相差较多，则可能是传感器内部或输入回路上有断线，此时转矩仪将不能正常工作，因为传感器信号是仪器正常工作的关键。

    3仪器电路组成

    电路由信号放大电路、A/D转换器、RC振荡电路、数字显示及接口电路等几部分组成如图3所示，仪器将应变式测力传感器的输出信号(即模拟电信号)经放大、零漂补偿和放大驱动等后送入A/D转换器，再利用A/D转换输出的数字量完成数字显示并送入微机。

    4关于测f精度的讨论

    影响转矩测量精度的因素有如下几方面:

    a.由于传感器结构不当造成的非线性误差;

    b.由于弹性元件材料的蠕变引起的零漂和迟滞;

    c.应变片的粘贴技术和电桥的不平衡;   

    d.由于二次仪表电源不稳造成的零点漂移，传感器桥压的变化及A/D转换器基准电