CN112781775A - 阀门及其执行器的扭矩和行程测量系统的标定装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种阀门及其执行器的扭矩和行程测量系统的标定装置，其包括：电动阀门执行器，其包括：蜗杆和蜗轮，蜗轮的输出轴通过扭矩传感器与摩擦式扭矩限制器相连接，以通过扭矩传感器采集蜗杆的动态扭矩数值；光纤光栅传感器，沿轴线方向埋设在蜗杆的外周面上，其中心波长随蜗杆旋转作周期性变化；光纤旋转滑环，其转子出线与光纤光栅传感器的尾纤连接，其定子出线与光纤光栅解调仪连接；扭矩信号检测模块以及上位机。本发明通过实时测量不同负载下埋设于蜗杆外周面的光纤光栅传感器的中心波长与电动阀门执行器输出扭矩，进而实现对测量系统动态扭矩测量的精确标定，且根据该标定装置标定的测量系统具有抗电磁干扰的功能。
Description
技术领域
本发明涉及阀门及执行器扭矩测量领域，具体涉及一种阀门及其执行器的扭矩和行程测量系统的标定装置及方法。
背景技术
能源化工行业(尤其是核电行业)中电动阀门作为控制管路内易燃易爆、有毒有害或有腐蚀性介质通断、流向、流量、压力和温度等的关键元件，一旦出现卡阻等故障，会造成巨大经济损失甚至人员伤亡。电动阀门的连续和正常运行对能源化工行业中设备的安全可靠运行至关重要。与电动阀门运行状态和综合性能息息相关的诸多参数中，动态变化的阀杆扭矩和行程是两个重要参数。因此，有必要对电动阀门及其执行器输出轴扭矩和行程进行实时、在线、精确测量。这将为阀门的设计制造提供重要基础数据，亦为阀门的预防性维护提供有力技术支持。
阀门扭矩是驱动阀门开启或关闭动作所须施加的作用力或扭矩。现有直接或间接测量电动阀门及其执行器扭矩的方法包括：扭矩传感器法、应变片法、力传感器、表面声波法和电参量法等。现有技术公开了：在电动阀门执行器输出轴与待测阀门阀杆之间安装扭矩传感器，直接测量阀门动态过程中的扭矩(具体被以下文件所公开：专利文件CN101943636A“全自动阀门电动装置试验台及其测试方法”；专利文件CN 102012291A“大扭矩阀门扭矩监测系统”；专利文件CN 105759786A“基于物联网技术的阀门远程故障诊断系统”；专利文件CN 106197558B“一种阀门状态在线监测系统及其工作方法”；专利文件CN106353018A“一种复杂工况下电动阀门动态扭矩连续测试装置”；专利文件CN 109974770 A“一种电动阀状态检测系统及方法”；专利文件CN 110579345 A“回转式阀门电动阀门执行器综合测试装置”；以及专利文件CN111272414A“高压阀寿命试验装置”)；或在电动阀门执行器输出轴与待测阀门之间安装粘贴有应变片的从动轴，通过测量与从动轴成45°方向的应力，测量电动阀门执行器的输出扭矩(被专利文件CN201921394201.9“一种具有扭矩测量功能的电动阀门执行器”所公开)，但这两种方法破坏了原系统的完整性，不适用于在线测量，且动态扭矩传感器不适用于超过5万Nm的扭矩测量。此外，现有技术也公开了通过测定阀门电动阀门执行器输出扭矩与电机电、磁信号之间关系，间接测量阀门扭矩(具体被专利文件CN 2583652 Y“一种阀杆扭矩测量装置”和专利文件CN201220119820.9“电动执行机构阀杆扭矩测量控制装置”所公开)，但这种方法易受电磁干扰。另外，现有技术还公开了利用安装阀门电动阀门执行器蜗杆轴端面的压力传感器测量蜗杆轴向推力(被专利文件CN2508079 Y“压力传感测扭矩的装置”公开)或电感式传感器测量蜗杆轴向位移，间接测量电动阀门执行器输出扭矩，但电类传感器易受电磁干扰，且不耐辐照，在核电环境中无法适用。
行程是指电动阀门执行器输出轴在转动时带动配套的阀门阀杆动作所产生的直位移或角位移。阀门行程测量对于精准获取实时阀位，保证阀门开度有重要作用。目前阀门行程测量领域应用最广泛的是电类传感器，比如电位器、编码器、霍尔传感器等，但电类传感器易受电磁干扰，且不耐辐照辐照，在核电等恶劣环境下无法适用。
目前，表征阀门状态的扭矩、行程参数往往由不同传感装置测定，没有一套系统可以利用一种传感装置实现电动阀及其执行器扭矩和行程同步测量，更无法实现对测量系统动态扭矩测量的精确标定。而测量系统的扭矩标定不精确则导致测量系统对电动阀及其执行器扭矩测量结果不精确，无法准确反映电动阀门运行状态。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于光纤光栅的电动阀及其执行器扭矩和行程同步测量系统的标定装置及方法，以实现对测量系统动态扭矩测量的精确标定，提高标定合格后测量系统对电动阀及其执行器动态扭矩测量的精确性。
为了实现上述目的，本发明提供一种阀门及其执行器的扭矩和行程测量系统的标定装置，其用于标定具有一电动阀门执行器和一光纤光栅传感器的阀门及其执行器的扭矩和行程测量系统，所述标定装置包括：所述电动阀门执行器，其包括：一蜗杆以及一与该蜗杆配合连接的蜗轮，其中，所述蜗轮的输出轴通过一扭矩传感器与一摩擦式扭矩限制器相连接，以通过所述扭矩传感器采集所述蜗杆输出的动态扭矩数值；所述光纤光栅传感器，其沿所述蜗杆的轴线方向埋设在蜗杆的外周面上，其中心波长随蜗杆旋转作周期性变化；一光纤旋转接头连接工装，其转子出线与所述光纤光栅传感器的尾纤连接，其定子出线与一光纤光栅解调仪连接，用于所述光纤光栅传感器与所述光纤光栅解调仪之间的光纤信号传输；一扭矩信号检测模块，其与所述扭矩传感器连接；以及一上位机，其与所述扭矩传感器和所述光纤光栅解调仪均连接，用于实时采集所述蜗杆输出的动态扭矩数值和所述光纤光栅传感器的中心波长，并对蜗杆6输出的动态扭矩数值与光纤光栅传感器11的中心波长的偏移量之间的关系进行标定。
所述光纤旋转接头连接工装包括：工装左外壳、工装右外壳、光纤耦合器、左套管、右套管、光纤旋转接头、第一固定板、第二固定板和弹簧；工装左外壳与电动阀门执行器的外壳通过螺栓固定连接；工装右外壳与工装左外壳通过螺栓固定连接；左套管与蜗杆螺纹连接，右套管与左套管通过螺栓固定连接；右套管的右侧与光纤旋转接头的转子侧通过螺栓连接；第一固定板与光纤旋转接头的定子侧通过螺栓固定连接；第一固定板与第二固定板之间安装有弹簧，弹簧与第一固定板、第二固定板均利用焊接固定；第二固定板与工装右外壳通过螺栓固定连接。
所述标定装置还包括：一用于供所述摩擦式扭矩限制器安装于其上的底座；以及一固定连接在所述底座上的安装支架；其中，所述电动阀门执行器固定安装于所述安装支架的顶端，所述扭矩传感器固定安装在所述安装支架上。
所述蜗杆的外周面上，沿轴线方向开设有一安装槽，光纤光栅传感器采用施胶或电镀工艺方法埋设在所述安装槽内。
所述扭矩传感器通过一第一联轴器与所述蜗轮的输出轴连接，并通过一第二联轴器与所述摩擦式扭矩限制器相连接。
另一方面，本发明提供一种阀门及其执行器的扭矩和行程测量系统的标定方法，其用于标定具有一电动阀门执行器和一光纤光栅传感器的阀门及其执行器的扭矩和行程测量系统，包括：
S1：搭建根据上文所述的阀门及其执行器的扭矩和行程测量系统的标定装置；
S2：开启电动阀门执行器，利用上位机通过扭矩传感器采集电动阀门执行器的蜗杆输出的动态扭矩数值，并采集光纤光栅传感器的中心波长；
S3：通过调节摩擦式扭矩限制器来改变电动阀门执行器的负载大小，随后重复所述步骤S2；
S4：重复所述步骤S3，以获得不同负载下的光纤光栅传感器的中心波长的偏移量与蜗杆输出的动态扭矩数值的关系曲线，以对所述蜗杆输出的动态扭矩数值与所述光纤光栅传感器的中心波长的偏移量之间的关系进行标定。
所述步骤S1包括：
S11：将光纤光栅传感器沿蜗杆的轴线方向，埋设于蜗杆的外周面上；
S12：装配包括所述蜗杆、与蜗杆配合连接的蜗轮以及与蜗杆连接的电机的电动阀门执行器；
S13：将所述光纤光栅传感器的尾纤与一光纤旋转接头连接工装的转子出线相连接；将光纤旋转接头连接工装的定子出线与一光纤光栅解调仪相连接，将光纤光栅解调仪与上位机连接；
S14：将所述蜗轮的输出轴通过一扭矩传感器与一摩擦式扭矩限制器相连接，将一扭矩信号检测模块与所述扭矩传感器连接，并将扭矩信号检测模块与上位机连接。
本发明的阀门及其执行器的扭矩和行程测量系统的标定装置，通过实时测量不同负载下埋设于蜗杆外周面的光纤光栅传感器的中心波长与电动阀门执行器输出扭矩，进而实现对测量系统动态扭矩测量的精确标定，保证标定结果的准确性，提高标定合格后测量系统对电动阀及其执行器动态扭矩测量的精确性；且根据该标定装置标定的测量系统具有抗电磁干扰的功能，可广泛应用于阀门及其执行器扭矩和行程实时测量领域。本发明提供的测量系统的标定方法，能够精确地标定测量系统的动态扭矩测量，保证标定结果的准确性。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例的阀门及其执行器的扭矩和行程测量系统的标定装置及方法所适用的阀门及其执行器的扭矩和行程测量系统的结构示意图。
图2为根据本发明的一个实施例的阀门及其执行器的扭矩和行程测量系统的标定装置的结构示意图。
图3是本发明的阀门及其执行器的扭矩和行程测量系统的标定装置中的光纤旋转接头连接工装的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述。
本发明，即一种阀门及其执行器的扭矩和行程测量系统的标定装置及方法，其用于标定如下的阀门及其执行器的扭矩和行程测量系统：该系统具有电动阀门执行器和光纤光栅传感器且光纤光栅传感器沿电动阀门执行器的蜗杆的轴线方向埋设在所述蜗杆的外周面上，使得其中心波长随蜗杆旋转作周期性变化。
如图1所示，在本实施例中，待标定的阀门及其执行器的扭矩和行程测量系统具体包括：
底座1，其通过地脚螺栓2固定在一平面上；
固定连接在底座1上的待测阀门3；
固定连接在底座1上的安装支架4；
固定在安装支架4顶端的一电动阀门执行器5，其与待测阀门3相连接，其用于驱动待测阀门3开启与关闭；所述电动阀门执行器5包括：蜗杆6、与蜗杆6配合连接的蜗轮(图中未示)以及与蜗杆6连接的电机(图中未示)，其中：
蜗轮的输出轴与待测阀门3的阀杆之间通过联轴器8连接；
光纤光栅传感器11，其沿所述蜗杆6的轴线方向埋设在蜗杆6的外周面上，使得光纤光栅传感器11随蜗杆6高速旋转，且其中心波长随蜗杆旋转作周期性变化；
光纤旋转接头连接工装12，其转子出线(图中左侧)与蜗杆6外周面的光纤光栅传感器11的尾纤相连接，其定子出线13(图中右侧)与一光纤光栅解调仪14相连接，用于随所述蜗杆6高速旋转的光纤光栅传感器11与静置的光纤光栅解调仪之间的光纤信号传输；
阀门及其执行器的扭矩和行程测量系统还包括一个数据采集装置，该数据采集装置包括：光纤光栅解调仪14以及通过以太网(协议：TCP/IP)与光纤光栅解调仪14通信连接的的上位机16，其中，光纤旋转接头连接工装12的定子出线13通过FC/APC接头与光纤光栅解调仪14的光学通道接口相连；光纤光栅解调仪14用于将光信号转换为电信号，并通过以太网协议将数据传递给上位机16。
当蜗杆6的轴向力发生变化时，光纤光栅传感器11的中心波长会随之变化，因此上位机16可以通过光纤光栅传感器11的中心波长以及光纤光栅传感器11的中心波长的偏移量与电动阀门执行器5的输出扭矩(即待测阀门3的扭矩)之间的关系来确定待测阀门3的扭矩。
本发明的阀门及其执行器的扭矩和行程测量系统的标定装置具体用于标定光纤光栅传感器11的中心波长的偏移量与电动阀门执行器5的输出扭矩之间的关系。
此外，由于光纤光栅传感器11埋设在蜗杆6的外周面上，在电动阀门执行器5的蜗轮和蜗杆6啮合传动时，由于蜗轮齿传递给蜗杆6的轴向力是单侧的，故蜗杆6的横截面上的轴向力不是均一的。因此光纤光栅传感器11的中心波长随着电动阀门执行器中蜗轮蜗杆啮合位置的变化而周期性变化，即光纤光栅传感器11的中心波长随蜗杆6旋转而周期性变化，由此，上位机16设置为通过光纤光栅传感器的中心波长的变化周期的数量实现对待测阀门3的行程的测量。
如图2所示，相应地，本发明的阀门及其执行器的扭矩和行程测量系统的标定装置包括：
底座1，其通过地脚螺栓2固定在一平面上；
固定连接在底座1上的摩擦式扭矩限制器31；
固定连接在底座1上的安装支架4；
固定在安装支架4顶端的一电动阀门执行器5，其通过一扭矩传感器81与摩擦式扭矩限制器31相连接；所述电动阀门执行器5包括：蜗杆6、与蜗杆6配合连接的蜗轮(图中未示)以及与蜗杆6连接的电机(图中未示)，从而通过所述扭矩传感器81采集所述电动阀门执行器5的蜗杆的动态扭矩数值。其中，蜗杆6为一根直径约为2cm、长约25cm、转速约为600r/min的水平转轴，其外周面上，沿轴线方向开设有一宽度约为2mm、长度约为10cm的安装槽7；所述扭矩传感器81连接于蜗轮的输出轴与摩擦式扭矩限制器31之间，且该扭矩传感器81固定安装在安装支架4上，具体来说，扭矩传感器81通过第一联轴器9与蜗轮的输出轴相连接，并通过第二联轴器10与摩擦式扭矩限制器31相连接；
光纤光栅传感器11，其沿所述蜗杆6的轴线方向埋设在蜗杆6的外周面上，使得光纤光栅传感器11随蜗杆6高速旋转，且其中心波长随蜗杆旋转作周期性变化；在本实施例中，光纤光栅传感器11有两种封装方式，一是光纤光栅传感器11表层经过磁控溅射工艺处理后(例如，涂覆钛-镍金属层)，采用电镀工艺封装在蜗杆6表面的安装槽7中；二是光纤光栅传感器11使用环氧树脂胶封装在蜗杆6的外周面的安装槽7中；由此，采用施胶或电镀工艺方法将光纤光栅传感器11埋设在所述安装槽内；
光纤旋转接头连接工装12，其转子出线(图中左侧)与蜗杆6外周面的光纤光栅传感器11的尾纤相连接，其定子出线13(图中右侧)与一光纤光栅解调仪14相连接，用于随所述蜗杆6高速旋转的光纤光栅传感器11与静置的光纤光栅解调仪之间的光纤信号传输；
如图3所示，所述光纤旋转接头连接工装12包括：工装左外壳123、工装右外壳124、光纤耦合器、左套管121、右套管122、光纤旋转接头125、第一固定板126、第二固定板128、弹簧127等，用于光纤旋转接头的固定连接。具体地，工装左外壳123与电动阀门执行器5的外壳通过螺栓固定连接；工装右外壳124与工装左外壳123通过螺栓固定连接；左套管121与蜗杆6螺纹连接，右套管122与左套管121通过螺栓固定连接；右套管122的右侧与光纤旋转接头125的转子侧通过螺栓连接；第一固定板126与光纤旋转接头125的定子侧通过螺栓固定连接；第一固定板126与第二固定板128之间安装有弹簧127，弹簧与第一固定板126、第二固定板128均利用焊接固定，因此第一固定板126、弹簧127和第二固定板128是一个整体；第二固定板128与工装右外壳124通过螺栓固定连接。
阀门及其执行器的扭矩和行程测量系统的标定装置还包括一个数据采集装置，该数据采集装置包括：光纤光栅解调仪14以及通过以太网(协议：TCP/IP)与光纤光栅解调仪14通信连接的安装有LabVIEW平台(该平台主要用于扭矩传感器扭矩信号的显示与存储)的上位机16，其中，光纤旋转接头连接工装12的定子出线13通过FC/APC接头与光纤光栅解调仪14的光学通道的接口相连。光纤光栅解调仪14将光信号转换为电信号，并通过以太网协议将数据传递给上位机16，上位机16通过光纤光栅解调仪14实时采集所述蜗杆6表面的光纤光栅传感器14的中心波长，上位机16安装有与光纤光栅解调仪14配套使用的MOI软件，该MOI软件可以实时监测并记录光纤光栅传感器的中心波长，在本实施例中，光纤光栅解调仪14采用Micron Optics,Inc.,Si155型产品，光纤光栅解调仪14与上位机16具有高速接口。另外，在本实施例中所采用的光纤为单模光纤，初始中心波长为1550nm。此外，所述扭矩传感器81与一扭矩信号检测模块15相连接，扭矩信号检测模块15与一上位机16相连接，使得扭矩传感器81将采集到的蜗杆6输出的动态扭矩数值经扭矩信号检测模块15后传输至上位机16，从而实现扭矩信号的采集。上位机16获取扭矩传感器81将采集到的蜗杆6输出的动态扭矩数值和所述光纤光栅解调仪14实时采集的蜗杆6表面的光纤光栅传感器的中心波长，并对蜗杆6输出的动态扭矩数值与光纤光栅传感器11的中心波长的偏移量之间的关系进行标定，由此，在标定后可通过测量光纤光栅传感器的中心波长来间接测量蜗杆输出的动态扭矩数值。
当蜗杆6中应力应变发生变化时，中心波长会随之变化。因此，上位机16可以通过光纤光栅解调仪14和扭矩信号检测模块15输出的信号确定光纤光栅传感器11的中心波长的偏移量与电动阀门执行器5的输出扭矩之间的关系。
综上，本发明的阀门及其执行器的扭矩和行程测量系统的标定装置的结构与所述待标定的阀门及其执行器的扭矩和行程测量系统的结构大致相同，两者区别在于，本发明的阀门及其执行器的扭矩和行程测量系统的标定装置相比于待标定的阀门及其执行器的扭矩和行程测量系统，待测阀门3替换成一个摩擦式扭矩限制器31，联轴器8替换成固定安装在安装支架4上的扭矩传感器81，且扭矩传感器81通过第一联轴器9与蜗轮的输出轴连接，并通过第二联轴器10与摩擦式扭矩限制器31相连接，同时将扭矩传感器81与一扭矩信号检测模块15相连接，扭矩信号检测模块15与上位机16相连接。
本发明的工作原理如下：
电动阀门执行器5开启，其电机旋转，从而带动蜗杆6旋转，由于蜗杆6与蜗轮配合动作，从而通过蜗轮的输出轴带动摩擦式扭矩限制器31。在此过程中，通过光纤光栅传感器11的中心波长随蜗杆6旋转而周期性变化，同时通过扭矩传感器81采集各种工况下蜗杆6输出的动态扭矩数值。进一步对蜗杆6输出的动态扭矩数值与光纤光栅传感器11的中心波长的偏移量之间的关系进行标定，标定完成后，即可将光纤光栅传感器11采集到的中心波长数据直接表征蜗杆6的动态扭矩数值。
基于上文所述的阀门及其执行器的扭矩和行程测量系统的标定装置，所实现的阀门及其执行器的扭矩和行程测量系统的标定方法，包括以下步骤：
步骤S1：搭建根据上文所述的阀门及其执行器的扭矩和行程测量系统的标定装置；
所述步骤S1包括：
步骤S11：将光纤光栅传感器11沿蜗杆6的轴线方向，埋设于蜗杆6的外周面上；
步骤S12：装配包括所述蜗杆6、与蜗杆配合连接的蜗轮以及与蜗杆连接的电机的电动阀门执行器5；
步骤S13：将所述光纤光栅传感器11的尾纤与一光纤旋转接头连接工装12的转子出线相连接；将光纤旋转接头连接工装12的定子出线与一光纤光栅解调仪14相连接，将光纤光栅解调仪14与上位机16连接；
步骤S14：将所述蜗轮6的输出轴通过一扭矩传感器81与一摩擦式扭矩限制器31相连接，将一扭矩信号检测模块15与所述扭矩传感器81连接，并将扭矩信号检测模块15与上位机16连接。
步骤S2：开启电动阀门执行器5，利用上位机16通过扭矩传感器81采集电动阀门执行器5的蜗杆6输出的动态扭矩数值，并采集光纤光栅传感器11的中心波长；
步骤S3：通过调节摩擦式扭矩限制器31来改变电动阀门执行器5的负载大小，随后重复所述步骤S2；
步骤S4：重复所述步骤S3，以获得不同负载下的光纤光栅传感器11的中心波长偏移量与电动阀门执行器5的输出扭矩(即电动阀门执行器5的蜗杆6输出的动态扭矩数值)的关系曲线，以对蜗杆6输出的动态扭矩数值与光纤光栅传感器11的中心波长的偏移量之间的关系进行标定。
综上所述，本发明将光纤光栅传感器安装于蜗杆表面，利用光纤旋转滑环，使得动环侧与蜗杆固定，静环侧尾纤与光纤光栅解调仪的一个光学通道相连；由于光纤光栅解调仪与上位机相连，可以利用测试系统配备的软件实时监测光纤光栅传感器的中心波长。与现有技术相比，本发明的优点如下：
1、采用光纤光栅传感器，精度高于目前的传感器，传输损耗小；
2、不受辐照、电磁等运行环境因素的干扰；
3、可实现超远距离的数据传输；
4、体积非常小，重量轻，对现有阀门的设计无影响；
5、成本低，寿命长，故障率低。
6、相对现有的扭矩测量装置，本技术方案具有远程、实时、在线监控、准确性高等优点。
7、相对于现有的行程测量装置，本技术方案具有分辨率高等优点。
8、利用一种测量装置实现扭矩和行程的同步测量。
本发明符合国家智能制造方向，是具有工业4.0以及物联网特征的新技术，通过此技术的实施将会显著提升我国高端阀门及其执行器的技术水平，实现传统工业产品的技术升级。
以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。
Claims (7)
1.一种阀门及其执行器的扭矩和行程测量系统的标定装置，其特征在于，其用于标定具有一电动阀门执行器和一光纤光栅传感器的阀门及其执行器的扭矩和行程测量系统，所述标定装置包括：
所述电动阀门执行器，其包括：一蜗杆以及一与该蜗杆配合连接的蜗轮，其中，所述蜗轮的输出轴通过一扭矩传感器与一摩擦式扭矩限制器相连接，以通过所述扭矩传感器采集所述蜗杆输出的动态扭矩数值；
所述光纤光栅传感器，其沿所述蜗杆的轴线方向埋设在蜗杆的外周面上，其中心波长随蜗杆旋转作周期性变化；
一光纤旋转接头连接工装，其转子出线与所述光纤光栅传感器的尾纤连接，其定子出线与一光纤光栅解调仪连接，用于所述光纤光栅传感器与所述光纤光栅解调仪之间的光纤信号传输；
一扭矩信号检测模块，其与所述扭矩传感器连接；以及
一上位机，其与所述扭矩传感器和所述光纤光栅解调仪均连接，用于实时采集所述蜗杆输出的动态扭矩数值和所述光纤光栅传感器的中心波长，并对所述蜗杆输出的动态扭矩数值与所述光纤光栅传感器的中心波长的偏移量之间的关系进行标定。
2.根据权利要求1所述的阀门及其执行器的扭矩和行程测量系统的标定装置，其特征在于，所述光纤旋转接头连接工装包括：工装左外壳、工装右外壳、光纤耦合器、左套管、右套管、光纤旋转接头、第一固定板、第二固定板和弹簧；工装左外壳与电动阀门执行器的外壳通过螺栓固定连接；工装右外壳与工装左外壳通过螺栓固定连接；左套管与蜗杆螺纹连接，右套管与左套管通过螺栓固定连接；右套管的右侧与光纤旋转接头的转子侧通过螺栓连接；第一固定板与光纤旋转接头的定子侧通过螺栓固定连接；第一固定板与第二固定板之间安装有弹簧，弹簧与第一固定板、第二固定板均利用焊接固定；第二固定板与工装右外壳通过螺栓固定连接。
3.根据权利要求1所述的阀门及其执行器的扭矩和行程测量系统的标定装置，其特征在于，所述标定装置还包括：
一用于供所述摩擦式扭矩限制器安装于其上的底座；以及
一固定连接在所述底座上的安装支架；
其中，所述电动阀门执行器固定安装于所述安装支架的顶端，所述扭矩传感器固定安装在所述安装支架上。
4.根据权利要求1所述的阀门及其执行器的扭矩和行程测量系统的标定装置，其特征在于，所述蜗杆的外周面上，沿轴线方向开设有一安装槽，光纤光栅传感器采用施胶或电镀工艺方法埋设在所述安装槽内。
5.根据权利要求1所述的阀门及其执行器的扭矩和行程测量系统的标定装置，其特征在于，所述扭矩传感器通过一第一联轴器与所述蜗轮的输出轴连接，并通过一第二联轴器与所述摩擦式扭矩限制器相连接。
6.一种阀门及其执行器的扭矩和行程测量系统的标定方法，其特征在于，其用于标定具有一电动阀门执行器和一光纤光栅传感器的阀门及其执行器的扭矩和行程测量系统，其包括：
步骤S1：搭建根据权利要求1-5之一所述的阀门及其执行器的扭矩和行程测量系统的标定装置；
步骤S2：开启电动阀门执行器，利用上位机通过扭矩传感器采集电动阀门执行器的蜗杆输出的动态扭矩数值，并采集光纤光栅传感器的中心波长；
步骤S3：通过调节摩擦式扭矩限制器来改变电动阀门执行器的负载大小，随后重复所述步骤S2；
步骤S4：重复所述步骤S3，以获得不同负载下的光纤光栅传感器的中心波长偏移量与蜗杆输出的动态扭矩数值的关系曲线，以对所述蜗杆输出的动态扭矩数值与所述光纤光栅传感器的中心波长的偏移量之间的关系进行标定。
7.根据权利要求6所述的阀门及其执行器的扭矩和行程测量系统的标定方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
步骤S11：将光纤光栅传感器沿蜗杆的轴线方向，埋设于蜗杆的外周面上；
步骤S12：装配包括所述蜗杆、与蜗杆配合连接的蜗轮以及与蜗杆连接的电机的电动阀门执行器；
步骤S13：将所述光纤光栅传感器的尾纤与一光纤旋转接头连接工装的转子出线相连接；将光纤旋转接头连接工装的定子出线与一光纤光栅解调仪相连接，将光纤光栅解调仪与上位机连接；
步骤S14：将所述蜗轮的输出轴通过一扭矩传感器与一摩擦式扭矩限制器相连接，将一扭矩信号检测模块与所述扭矩传感器连接，并将扭矩信号检测模块与上位机连接。
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