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http://hdl.handle.net/10773/22736
Title: | SAW sensor validation and instrumentation for torque and temperature measurement |
Other Titles: | Validação e instrumentação de sensores SAW para medição de binário e temperatura |
Author: | Silva, Diogo Fonte da |
Advisor: | Alves, Luís Nero Mendes, Joana Catarina |
Keywords: | Ondas de superfície acústicas Medição de temperatura |
Defense Date: | 5-Jan-2017 |
Publisher: | Universidade de Aveiro |
Abstract: | The work here presented is inserted in the framework of the RTMGear
Project, that has the objective of measuring several physical parameters,
such as torque and temperature, directly within the rotating parts present in
a power reduction gearbox. The urge of this study comes from the aircraft
industry demand for systems able to perform real-time monitoring of torque
in the most critical components operating inside a gearbox. However, the
existing sensing technologies have limitations in terms of accuracy. There are
also considerable di culties to its implementation such as space constraints
and very harsh conditions which make inappropriate the use of cables and
electronic devices inside the gearbox.
For this e ect, sensing devices based in SAW(Surface Acoustic Waves) technology
were used. This devices are microelectromechanic (MEMS) systems
whose characteristics are appropriate to the harsh conditions at hand.
In order to proceed with the study two mechanical set- ups have been fabricated,
to support the sensors evaluation tests. The rst consisted in a static
set- up designed to proceed to the calibration of the strain sensors for torque
measurement. The second was a dynamic set- up designed to reach rotation
speed as high as 2500 rpm and with the capability of heating the sensors
application area above its operating range. This set- up accommodated tests
to evaluate the e ect of speed and temperature in the uncertainty of the
measurements and nally, an experiment to perform torque measurement
with temperature compensation was made.
Tests to evaluate the curve dependence of the SAW sensors wrt temperature
and the communication link established by two special antennas designated
as RF rotary Couplers, used to establish wireless connection in rotative setups
were also realized.
The results obtained allowed the achievement of several conclusion regarding
the work done and future improvements, given that a complete study
on the sensors behaviour with respect to the physical quantities being analysed
was made and conclusions about the e ect of speed and temperature
in the measurements are obtained. However, in order to obtain validation
of the technology for gearbox instrumentation, actual torque measurements
in a broader range (0 to 250 Nm) with compensation of temperature and
vibration, under broader ranges of speed (up to 3000 rpm) and temperature
(between -25 oC up to 85o C or more) would have to be accomplished. O trabalho aqui apresentado está inserido no âmbito do projeto RTMGear, que visa a instrumentação e medição de grandezas físicas tais como binário e temperatura, diretamente a partir dos componentes rotativos da caixa de transmissão de testes, com a nalidade de validar a tecnologia usada para aplicação na indústria aeroespacial. A tecnologia estudada para realizar a monitorização em tempo real de tais grandezas são sensores SAW (sensores de onda acústica super cial) que se tratam de componentes microeletromecânicos (MEMS), com capacidade de medição em ambientes com condições difíceis como o que está a ser estudado. Com o objetivo de proceder ao estudo referido, dois set- ups mecânicos foram construídos e um conjunto de testes para estudar o comportamento dos sensores em tais condições foi efetuado: O primeiro, um set- up estático foi concebido para proceder à calibração dos sensores de binário para medição desta mesma grandeza, obtendo a curva de variação da sua resposta em função da gama de binário aplicada com recurso a uma máquina de testes universal. Foram ainda efetuados dois testes (um por tipo de sensor) com o intuito de obter as curvas de dependência dos sensores relativamente à temperatura. O segundo, um set- up dinâmico com capacidade de atingir rotação até próximo das 2500 rpm e com capacidade de proceder ao aquecimento da área de aplicação dos sensores até temperaturas superiores às compreendidas na sua gama de funcionamento. Neste Set- up testes para avaliar o efeito da aplicação de velocidade de rotação e temperatura no erro de medição e testes nais para apurar o binário medido com compensação do efeito da temperatura, após calibração prévia, foram efetuados. Os resultados obtidos com os procedimentos experimentais descritos permitiram retirar numerosas conclusões sobre o trabalho realizado mas são insu- cientes para validar a aplicação da tecnologia. Para tal, seriam necessários testes de medição de binário numa gama superior, com compensação de temperatura fossem realizados para valores de velocidade de rotação e temperatura signi cativamente superiores ao caso apresentado em que valores de binário foram efetivamente extraídos da realização experiemtal |
Description: | Mestrado em Engenharia Eletrónica e Telecomunicações |
URI: | http://hdl.handle.net/10773/22736 |
Appears in Collections: | UA - Dissertações de mestrado DETI - Dissertações de mestrado |
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