扭矩傳感器的分類及其應用

 摘要：機械動力設備的扭矩變化是其運行狀況的重要信息。作為扭矩測試中不可或缺的重要部分，扭矩傳感器也在不斷發(fā)展。那么，它是如何分類的?有著怎樣的發(fā)展歷程?又有怎樣的應用?

扭矩傳感器主要用來測量各種扭矩、轉速及機械效率，它將扭力的變化轉化成電信號，其精度關系到所在測試系統(tǒng)的精度。其主要特點在于既可以測量靜止扭矩，也可以測量旋轉轉矩和動態(tài)扭矩;并且檢測精度高，穩(wěn)定性好，抗干擾性強;不需反復調零即可連續(xù)測量正反轉扭矩，沒有導電環(huán)等磨損件，可以高轉速長時間運行;它輸出高電平頻率信號可直接送計算機處理。下面我們簡單了解一下常用的扭矩傳感器都有哪些。

非接觸式扭矩傳感器

非接觸式扭矩傳感器也是動態(tài)扭矩傳感器，又叫轉矩傳感器，轉矩轉速傳感器，旋轉扭矩傳感器等。它的輸入軸和輸出軸由扭桿連接，輸入軸上有花鍵，輸出軸上則是鍵槽，當扭桿受到轉動力矩作用發(fā)生扭轉的時候，花鍵與鍵槽的相對位置則被改變，它們的相對位移改變量就是扭轉桿的扭轉量。這樣的過程使得花鍵上的磁感強度變化，通過線圈轉化為電壓信號。

非接觸扭矩傳感器的特點是壽命長、可靠性高、不易受到磨損、有更小的延時、受軸的影響更小，應用較為廣泛。

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應變片扭矩傳感器

應變片扭矩傳感器使用的是應變電測技術。它的原理是利用彈性軸，粘貼應變計，組成了測量電橋，當彈性軸受扭矩作用發(fā)生微小形變，電橋的電阻值就會發(fā)生變化，進而電信號發(fā)生了變化，實現(xiàn)扭矩的測量。

應變片扭矩傳感器的特點是分辨能力高、誤差較小、測量范圍大、價格低廉，便于選擇和大量使用。

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相位差式轉矩轉速傳感器

相位差時扭轉傳感器就是扭轉角相位差式傳感器，它的原理就是根究磁電相位差式轉矩測量技術，才彈性軸的兩端安裝兩組齒數(shù)、形狀及安裝角完全相同的齒輪，齒輪外側安裝接近傳感器。當彈性軸旋轉時，兩組傳感器的波形產生相位差，從而計算出扭矩。

它的特點主要是實現(xiàn)了轉矩信號的非接觸傳遞，檢測的信號是數(shù)字信號，轉速較高。但是這種扭矩傳感器體積較大，低轉速時的性能不理想，因此應用已不是很廣泛。

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另外，高性能無線扭矩傳感器較為常用，它與無線通信技術結合在一起，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無線傳輸。

扭矩傳感器的歷史

扭矩傳感器的技術如今已經越來越成熟，然而其實它的發(fā)展還是經歷了三個階段。

測量技術的產生。1678年，羅伯特·胡克描述了著名的胡克定律材料延伸與相關材料張力之間的比例關系。并且，電橋電路的出現(xiàn)，使最小變化電壓能夠得到測量。

第一臺旋轉扭矩傳感器誕生。1945年，市場上推出了第一臺旋轉扭矩傳感器，它的原理是如果下方加載的軸的軸向扭矩扭轉一個角度，轉矩也會成比例變化。這個扭轉的角度可以通過測量系統(tǒng)進行測量。

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現(xiàn)代扭矩傳感器。現(xiàn)代扭矩傳感器一般有模擬信號輸出，在這些接口中，相鄰的驅動器可能會產生干擾。之后數(shù)字的電子傳感器的出現(xiàn)增強了抗干擾能力。

到目前為止，扭矩傳感器還在飛速發(fā)展，種類和性能也更加豐富。它所在的測試系統(tǒng)也將向著微型化、數(shù)字化、智能化、虛擬化和網(wǎng)絡化方向發(fā)展，由靜態(tài)測試項動態(tài)在線檢測方向發(fā)展。

扭矩傳感器的應用

扭矩傳感器作為一種測量各種扭矩、轉速及機械功率的精密測量儀器，目前主要應用在電動機、發(fā)動機等旋轉動力設備檢測;機車、汽車、飛機、礦上機械中的扭矩及功率檢測等等。無論是工程制造業(yè)或者運輸業(yè)或者科研院所等等地方都有扭矩傳感器的身影。

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而在致遠電子，扭矩傳感器也是電機測試系統(tǒng)的重要組成部分。MPT1000電機測試系統(tǒng)可以選用國產及進口的兩類扭矩傳感器，在精度、扭矩、轉速上滿足不同行業(yè)客戶的需求，并且能夠根據(jù)客戶的情況配置最具有性價比的設備，也保證整個系統(tǒng)最優(yōu)化的性能。將扭矩傳感器非常好的應用到了整個電機測試領域中。