Die Kerntechnologie der Drehmomentsensoren hat einen wesentlichen Prinzipiendurchbruch vom herkömmlichen Spannungsschalter bis zur modernen Fasererfassung erlebt, die eine grundlegende Veränderung der Messgenauigkeit und der anwendbaren Umgebung vorangetrieben hat.
Reife und Einschränkungen der Spannungstechnik
Traditionelle Spannungsmomentsensoren basieren auf den Spannungseffekten von Metall- oder Halbleitermaterialien. Wenn die elastische Welle durch Drehmoment eine Schnittspannung erzeugt, ändert sich der Wert des Spannungswiderstands, der an der Wellenoberfläche klebt, und wird über die Whistlestone-Brücke in ein elektrisches Signal umgewandelt. Diese Technologie ist ausgereift und zuverlässig, aber anfällig für elektromagnetische Störungen, Temperaturverschiebungen und eine begrenzte Langzeitstabilität, die es schwierig macht, die hohen Präzisionsanforderungen in der Umgebung zu erfüllen.
Durchbruch im Prinzip der Faser-Sensorik
Das Auftreten von Fasermomentssensoren markiert einen Durchbruch auf prinzipieller Ebene. Es verwendet hauptsächlich die Faseroptik-Gitter-Technologie (FBG): Herstellung von periodischen Brechungsmodulationsgitterzonen im Faserkern, wenn das Drehmoment auf die Rotationswelle mit einem Gitter einwirkt, führt die Spannung zu einer Veränderung des Gitterzyklus oder des effektiven Brechungsfrequenzes, wodurch die zentrale Wellenlänge der Reflexion / Transmission driftet. Durch die Dekodierung der Wellenlängenverschiebung können Drehmomentwerte genau umgekehrt werden.
Technische Vorteile und Überschritte
Im Vergleich zur Spannung hat die optische Fasersensor mehrere Schritte erreicht: Erstens steigt die Störungsschutzfähigkeit, die optische Faser selbst ist ein Isolationsmedium, immun gegen elektromagnetische Störungen, geeignet für starke elektromagnetische Umgebungen (z. B. Motor, Generator im Inneren); Zweitens, Genauigkeit und Stabilität Durchbruch, Wellenlänge codierte Signale sind nicht von Schwankungen der Lichtquelle beeinflusst, Temperatur und Spannung können getrennt gemessen werden, die Drift erheblich reduzieren; Drittens ist die strukturelle Innovation, die kleine Größe des Sensors und die leichte Qualität, die verteilte Messung oder die Einbettung in Verbundstoffe ermöglichen können, neue Wege für die Überwachung des mechanischen Zustands der Rotation und das intelligente Konstruktionsdesign eröffnen.
Von der elektrischen Signalmessung von Spannungsschlägen bis hin zur Wellenlängenmodulation von Fasern hat sich die Kerntechnologie der Drehmomentmessung vom Zeitalter der analogen Elektronik zum Zeitalter der Photonik entwickelt. Dieser prinzipielle Durchbruch hat nicht nur die Messleistung verbessert, sondern auch die Entwicklung der Sensoren in Richtung Miniaturisierung, Integration und Vernetzung vorangetrieben, die zu einem Schlüsselbereich der Intelligenz der Ausrüstung werden.