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旋转构件实验台动扭矩及扭振测试技术研究

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1.绪论

1.1本课题的来源和意义

1.1.1课题来源

1.1.2课题意义

1.2扭振测试的现状

1.2.1扭振测试方法的分类

1.2.2扭振测试的难点

1.3无线测试技术概述

1.4论文的主要内容

2.旋转构件实验台的设计

2.1旋转构件实验台的总体设计

2.2相关构件的结构设计

2.2.1四杆式转轴与薄壁轴

2.2.2惯性环

2.2.3悬臂轴

2.2.4摩檫轮

2.3构件受力情况计算

2.3.1摩擦制动力矩的计算

2.3.2四杆式转轴的计算

2.3.3薄壁轴的计算

2.3.4悬臂轴的计算

2.4应变计组桥方式

3测试系统的总体设计

3.1系统设计原则

3.1.1智能仪器设计原则

3.1.2采样策略理论

3.2系统方案设计

3.2.1设计要求分析

3.2.2设计方案分析

3.3系统的总体设计

3.3.1系统总体结构

3.3.2系统的状态分析

4.测试系统硬件电路设计

4.1模拟电路部分

4.1.1电桥自动平衡

4.1.2放大滤波电路

4.1.3电源管理

4.2发射模块和接收模块

4.2.1发射模块

4.2.2接收模块

4.3无线传输电路

4.3.1 nRF24L01的配置

4.3.2发送电路的设计

4.3.3接收电路的设计

5.无线测试系统软件设计

5.1主程序

5.2发送部分子程序

5.2.1调平衡子程序

5.2.2数据采集、发送子程序

5.3接收部分子程序

6.数据分析及误差分析

6.1数据分析

6.1.1四杆式转轴数据分析

6.1.2惯性环数据分析

6.1.3悬臂轴数据分析

6.1.4薄壁轴数据分析

6.2系统误差分析

6.2.1系统误差的概述

6.2.2测试系统误差分析

7.总结

7.1本文总结

7.2本文主要创新点

7.3工作的不足之处

7.4应用前景展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研工作

致谢

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摘要

旋转构件的动扭矩和扭振的测试是力学实验中的重要内容,本文设计了旋转构件实验装置和一种使用无线数据传输方法的测试系统。 动扭矩和扭振的测试难点主要在信号的提取和传输上,针对测试的难点文章设计了四杆式转轴和惯性环的扭振结构,用来放大动扭矩和采集扭振信号,设计了摩擦轮制动结构用以增加载荷,使用应变计组成电桥将信号放大并转化为电信号。在测试电路中,选用了无线通信模块nRF24L01实现数据的无线传输。对于转轴不能应用传统的引线方法来测量,将无线传输的方法应用到转轴动扭矩和扭振的测量中,可以实时的监测轴的应变变化,能提高传输速度和可靠性,简化测试电路,降低了干扰。 文章中简要介绍了动扭矩和扭振的测试现状,分析了现有测试方法的优缺点,并提出了使用无线传输的测试方法,对无线数据传输技术做了简单的阐述。同时,对测试系统的总体结构进行设计,说明了系统的工作状态和信号的传输过程。 针对研究内容,重点设计了旋转构件实验台和无线测试电路。介绍了实验台的组成,分析各个构件的结构、参数和功能;在测试电路部分中详细介绍了nRF24L01模块的功能和使用,分析了系统的工作状态,以此为依据研究了系统的采样策略和通信模式的设计。无线测试系统分为发送部分与接收部分,分别说明了这两部分的功能,并对选用的芯片进行参数设定与电路逻辑时序的设计。 单片机是系统的核心控制器件,控制nRF24L01进行数据的发送与接收。在软件设计部分,详细说明了单片机对nRF24L01的配置,分析了通信过程和发送、接收部分数据读取的流程。 最后,在实验台上进行实际测试,获得实验数据,并对测试数据进行分析,根据误差理论提出并分析了测试系统中各环节引起的误差。

著录项

  • 作者

    谢锐;

  • 作者单位

    中北大学;

  • 授予单位 中北大学;
  • 学科 测试计量技术及仪器
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 祖静;
  • 年度 2009
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类 TH823.4;
  • 关键词

    旋转构件; 动扭矩测试; 扭振测试;

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