2006(№1)

Следовательно, определение мгновенного крутящего момента валопровода сводится
к определению угла смещения (колебаний) двух сечений вала. Для преобразования угловых
перемещений в электрические сигналы обычно используют бесконтактные методы
[1], [2]: фотоэлектрические (оптоэлектронные), использующие эффект периодического
изменения освещенности; электростатические (емкостные и пьезоэлектрические), тензометрические,
электромагнитные и электроакустические, основанные на эффекте изменения
энергии поверхности акустической волны.
Электромагнитные преобразователи угловых перемещений имеют достаточную чувствительность
и линейность характеристики. К их недостаткам следует отнести большие
габариты, малую помехоустойчивость и низкую надежность в условиях сильных электромагнитных
наводок, при изменении температуры и влажности. Эти преобразователи все
реже используются в практике судостроения.
Фотоэлектрические преобразователи угловых перемещений имеют в настоящее время
наибольшую точность среди остальных преобразователей, отличаются высокой чувствительностью
и быстродействием, простотой и надежностью конструкции, малыми габаритами
и массой, отсутствием механической связи с контролируемым объектом, малой
инерционностью. К их недостаткам следует отнести чувствительность к посторонним источникам
излучения, плохую работу в условиях запыленности, тумана, особенно масляного,
недостаточную стабильность и надежность [1].
Тензометрические преобразователи преобразуют деформации валопровода, вызываемые
механическими напряжениями (крутильным моментом), в электрический сигнал. Наибольшее
распространение получили тензодатчики, выполненные на базе тензорезисторов. На мировом
рынке тензодатчики широко распространены. Весьма перспективны тензодатчики с преобразователями
из фольги для построения мостовой измерительной цепи. При современном уровне
развития технологии передачи сигнала радиометодами эти преобразователи позволяют
разрабатывать бесконтактные датчики малой стоимости и высокой точности.
Структурная схема датчика мгновенного крутящего момента судового дизеля на основе
тензодатчиков и радиопередачи сигналов этого датчика показана на рис. 2. Здесь 1 –
валопровод; 2 – модулирующее устройство; 3 – демодулирующее устройство; ТД – блок
тензодатчиков (тензорезисторов); М – модулятор; Г – генератор несущей частоты; ПУ1,
ПУ2 – предварительные усилители; А1 – передающая антенна; А2 – приемная антенна;
ДМ – демодулятор; ИТ – источник (стабилизатор) тока.
Наиболее оптимальным является тензодатчик, состоящий из четырех однотипных
тензорезисторов, наклеенных на валопровод под углом 45º к его оси и соединенных в виде
уравновешенного моста. Питание тензомоста осуществляется ИТ. Генератор несущей частоты
Г, модулятор М, предварительный усилитель ПУ1 и передающую антенну А1 закрепляют
на валопроводе так, что они вращаются вместе с валом. Модулятор осуществляет
частотную модуляцию генератора несущей частоты, сигнал которого после усиления излучается
вращающейся передающей антенной. Глубина модуляции пропорциональна деформации
валопровода, т. е. мгновенному крутящему моменту судового дизеля.
38