转轴广泛存在于各种动力机械和机械加工装备中,是动力传动系统的重要组成部分,对系统的动力特性起着承上启下的作用。转轴的工作特性参数直接反映了系统的动力特性、工作稳定性和能效特性。转轴的正常运转对机械设备运转的安全性、可靠性、稳定性具有重要的意义。中国智造和工业4.0概念的提出,对动力机械和机械加工装备的智能化提出了新的要求,对于转轴运行状况各项参数的准确测量一方面有助于实现动力源和动力设备之间的精确闭环控制,达到运行平稳和降低能耗的效果,也可以确保系统工作的安全性。同时,借助互联网技术,可实现远程监控及运行数据的云记录,为大数据分析及优化生产工艺提供指导或参考。因此本文结合实际需要,开展转轴转速、扭矩、拉压力等参数一体化低功耗测试技术和装置的研究,以提高我国动力机械及其装备的智能化水平。本文在查阅国内外相关文献资料的基础上,结合工程的实际工况和测试目的,对扭矩和拉压力之间的耦合关系进行了理论分析,给出了解耦方法;对于转速测量,阐述了脉宽计时法和脉冲计数法二种测试方法,提出了结合二者优点的转速自适应测速方案,解决了在实际转速测试中转速未知情况下,测速方法难以选择的问题。为解决转轴的供电问题,采用基于ICPT技术的无线供电方案,同时转子上的测试电路着重于低功耗设计。论文采用了“转子(?)定子(?)PC(?)web”的四级架构设计了转轴功率及拉压力的测量、传输、显示、存储平台。转子负责测试扭矩及拉压力测量,其以ATmega单片机为核心结合nRF24L01模块实现与同样配有该模块的定子部分无线通讯,ATmega依据收到的测试命令中包含的配置参数,通过控制DAC与数字电位器配置信号调理放大电路的硬件参数,实现测量范围可调,增强了适应性。基于ICPT技术对转子无线供电,经过整流稳压后驱动转子电路正常工作;定子以STM32核心使用uCOS-II嵌入式操作系统实现多任务,在转速测量的同时,通过定子侧的nRF24L01模块接收来自转子的扭矩及拉压力数据,为尽可能降低误码数据采用曼彻斯特编码。STM32对数据解码处理后实时发送到PC端的上位机;上位机软件使用C#编写,根据扭矩及转速值计算出功率,在软件面板上以文本形式显示四个测量结果的值,并更新到数据库中,数据库在提供数据存储作用的同时也是基于web的网络化实时监控的数据源。为了验证测试装置的实际性能,于实验室环境设计了数种试验方案,完成了低功耗分析及无线供电能力实验、无线信号传输实验、扭矩标定实验、转速测量实验。实验结果表明测试装置可以实现预期的对转轴功率及拉压力的低功耗一体化测试,达到了设计的测试精度。