什么是扭矩传感器

要明白什么是扭矩传感器，我们首先要明白什么是扭矩。

torque
　　转矩-扭矩
　　使机械元件转动的力矩称为转动力矩，简称转矩。机械元件在转矩作用下都会产生一定程度的扭转变形，故转矩有时又称为扭矩。转矩是各种工作机械传动轴的基本载荷形式，与动力机械的工作能力、能源消耗、效率、运转寿命及安全性能等因素紧密联系，转矩的测量对传动轴载荷的确定与控制、传动系统工作零件的强度设计以及原动机容量的选择等都具有重要的意义。此外,转矩与功率的关系T=9549P/n
　　电机的额定转矩表示额定条件下电机轴端输出转矩。转矩等于力与力臂或力偶臂的乘积，在国际单位制(SI)中，转矩的计量单位为牛顿・米(N・m)，工程技术中也曾用过公斤力・米等作为转矩的计量单位。电机轴端输出转矩等于转子输出的机械功率除以转子的机械角速度。直流电动机堵转转矩计算公式TK=9.55KeIK torque
　　转矩传感器
        利用扭轴把转矩转换成扭应力或扭转角，再转换成与转矩成一定关系的电信号的传感器。扭轴的形式有实心轴、空心轴、矩形轴等。按照作用原理不同，扭应力式转矩传感器可分为电阻应变式和压磁式两种；扭转角式转矩传感器可分为振弦式、光电式和相位差式三种。
　　电阻应变式转矩传感器 　它把电阻应变片（见电阻应变计贴在扭轴上，应变电桥的供电和从桥路输出信号都必须通过导电滑环(图1)。这种传感器结构简单，制造方便，但因使用导电滑环，振动频率较低，不适于高速旋转体和扭轴振动较大的场合使用。 转矩是旋转动力机械的重要工作参数，而转矩测量已成为机械量测量中一个重要组成部分。转矩测量应用范围很广泛，它渗透到工业、农业、交通运输、航天航空、国防、能源、化工等各个领域。若能准确、可靠、方便地测出受试机械的平均或瞬时的转矩、转速和功率，这对改进和提高旋转动力机械的性能大有裨益。同时，在受试机械中，转矩测量系统可作为日常运行的监视装置，起到故障诊断的作用或可用做自动控制系统中的检测装置。 转矩测量技术的发展取决于传感器、信号传输和测量仪的研究。传感器从介入式发展成不介入式。信号传输由接触式滑环传输发展成无接触式传输。目前，由于微机的应用，转矩测量仪性能大大提高。本文研究的磁弹性转矩测量仪由磁弹性转矩传感器和后续测量电路组成，它是利用铁磁材料的磁弹性效应(压磁效应)测量转矩的仪表。由于测量元件不与转轴接触，不随转轴运动，因此信号的引出较方便，不需要导电滑环，可靠性高，坚固耐用，且对温度和干扰不敏感。通过实验证明，输出电压与转矩呈线性关系。 本文详细地介绍了磁弹性转矩测量仪的各个组成部分，重点研究了如何准确地、可靠地实现转矩的测量
　　压磁式转矩传感器 　它的扭轴由铁磁材料制成，受转矩作用时轴中产生方向性应力，并出现磁的各向异性，即在拉应力作用下磁阻减少；而在压应力作用下磁阻增大。这种传感器没有导电滑环，属于非接触测量，具有可靠性高、坚固耐用、输出电压高、对温度和干扰不敏感等优点。
　　振弦式转矩传感器 　它利用振弦敏感扭转角来测量转矩（见振弦式传感器），其特点是采用频率信号传递方式，抗干扰性能好。
　　光电式转矩传感器 　它由一个扭轴和两个光栅盘构成(图2)。两光栅盘上有相等数量辐射状黑色部位。扭轴受转矩作用时产生扭转角变形，光栅盘1与2相差一个角度,形成透光口,光电元件遂有一调宽脉冲输出，转矩越大,透光口开度也越大,因而光电流脉冲的宽度也就越大。脉冲电流平均值与转矩成正比。这种传感器属于非接触式，但光源必须稳压供电（见光电式传感器）。
　　相位差式转矩传感器 　它由一个扭轴两个齿轮和一对磁阻式脉冲发生器组成。每个齿轮的齿顶上方装有由线圈和磁钢所组成的检测器。当扭轴发生扭转时，两个检测器的输出电压产生相位差，它与所传递的转矩大小相对应，测出相位差就可测量相应的转矩值。这种传感器的特点是测量精度高，属于非接触测量,稳定性好,转矩值用数字量直读，容易进行记录和控制，结构简单。

本文章来自于：北京中瑞能仪表技术有限公司

上一篇：我们所了解的超声波流量计的缺点  下一篇：扭矩传感器在坦克电传动系统试验台和信号测试