基於球對稱的交流電磁感應環型陣列器原理研究

《基於球對稱的交流電磁感應環型陣列器原理研究》是依託重慶大學，由喻洪麟擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於球對稱的交流電磁感應環型陣列器原理研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：喻洪麟
• 依託單位：重慶大學

中文摘要

扭矩是最能反映系統動態性能的典型機械量之一。通過扭矩分析，可提取有效反映機械主軸動態特性變化的轉角、振角、角加速度等主要特徵參量。為此，採用扭矩測量，實現對機械主軸傳動系統動態特性的監測、診斷與控制新方法，是目前國內外學者關注的研究熱點之一。針對目前國內外對強衝擊、高溫、腐蝕、強振動等極端惡劣環境下機械傳動主軸系統的扭矩測量仍無有效檢測方法的現狀，提出一種基於球對稱特性和交流電磁感應的環型空間陣列扭矩測量原理研究。設計並研製出由環型非磁性不鏽鋼管構成、尺寸和磁特性完全相同的磁性鋼球組成的環型空間陣列感測器，根據球對稱特性和交流電磁感應原理，獲得機械主軸傳動系統的扭矩信息。由數據採集系統，將輸入的模擬信號轉換成數位訊號，通過計算機處理將輸入的機械位移量轉換成與時間相對應的數字量，從而實現極端環境下的機械主軸扭矩的線上動態測量。

結題摘要

扭矩是反映機械傳動系統性能的最典型的機械量之一。通過扭矩分析，可提取有效反映機械主軸動態特性變化的轉角、振角、角加速度等主要特徵參量。利用合適的扭矩感測器及測量方法，對機械傳動系統的扭矩進行實時監測，對於保障整個傳動系統穩定安全的運行具有十分重要的意義，是國內外學者關注的研究熱點之一。但目前國內外對強衝擊、高溫、腐蝕、強振動等極端惡劣環境下機械傳動主軸系統的扭矩測量仍無有效檢測方法，無法滿足航空航天、船舶、鑽井、發電設備和鐵路機車等領域的迫切需求。針對上述問題，重慶大學光電技術及系統教育部重點實驗室，在國家自然科學基金的資助（項目批准號：50079032）下，在提出一種全新的，極端環境下的非接觸式機械主軸扭矩實時測量原理思想的基礎上，重點圍繞球對稱交流電磁感應環型陣列原理、扭矩感測器及扭矩測量系統的關鍵科學問題與技術難點開展了深入而系統的研究，較好的完成預期研究目標，並取得以下主要研究成果：1. 通過對球對稱交流電磁感應環型陣列器的原理研究，建立了球對稱交流電磁感應環型空間陣列模型，進行了結構排列仿真及陣列效率實驗分析，對球對稱特性和交流電磁感應環型空間陣列原理進行了驗證，為實現基於球對稱特性和交流電磁感應的新型非接觸式扭矩測量原理研究，提供了重要理論參考依據。2. 在建立球對稱交流電磁感應環型空間陣列理論模型及分析研究基礎上，設計並研製出了交流電磁感應扭矩感測器，實現了基於球對稱交流電磁感應環型陣列器原理的扭矩測量的理論預測。3. 建立了基於球對稱的交流電磁感應環型陣列器原理的扭矩測量系統，進行了極端環境下的機械主軸傳動系統動態特性測量實驗，達到預期目標。該研究是對傳統扭矩測量方法的突破，對促進機械主軸傳動系統新型扭矩測量感測器的研究與測量理論和方法的進步，推動機械主軸傳動系統製造國產化相關基礎科學研究的發展，具有重大的科學意義和十分廣闊的套用前景。在國內外權威期刊和國際學術會議上已發表高質量學術論文15篇，其中SCI檢索2篇，EI檢索4篇；申請中國發明專利3件，獲權2件；完成了一部系統論述環型空間陣列感測器測量方法與原理的專著，待出版；完成了機械主軸系統動態特性測量和故障診斷的系統軟體設計；已培養碩士生9人，其中5人已畢業；培養博士研究生2人，其中1人已畢業。