扭矩的测量、扭矩传感器的应用

11.2 扭矩的测量

扭矩由力和力臂的乘积来定义，单位是Nm。扭矩的测量以测量转轴应变和测量转轴两横截面相对扭转角的方法最常用。

11.2.1  应变式扭矩测量

由材料力学知，当受扭矩作用时，轴表面有最大剪应力τmax。轴表面的单元体为纯剪应力状态，在与轴线成45度的方向上有最大正应力σ1和σ2，其值为｜σ1｜=｜σ2｜=τmax。相应的变形为ε1和ε2，当测得应变后，便可算出τmax。测量时应变片沿与轴线成45°的方向粘贴。扭矩测量信号的传输

1. 扭矩测量的集电装置

旋转件如转轴的应变测量，需要解决信号传送的问题。粘贴在旋转件上的应变片和电桥导线随旋转件转动，而应变仪等测量记录仪器是固定的。除采用遥测方式以外，需要有集电装置。

集电装置由两部份组成：与应变片相连，随旋转件转动的集流环（滑环）和与外部测量仪器相连，压靠在滑环上的电刷（拉线）。集流装置应准确可靠地传递应变信号，防止干扰减少测量误差。集流环与电刷之间接触电阻的变化是产生干扰，影响正常测量的主要因素(对集电装置的一般要求)。

集电装置种类、形式很多，其原理、结构与电机的集电装置相同。常用的集电装置有拉线式和电刷式两种形式。

2. 无线传输方式

无线传输方式可以克服有线传输的缺点，得到越来越多的应用。它分为电波收发方式和光电脉冲传输方式。这两种方式从使用的角度来看都取消了中间接触环节，导线和专门的集流装置。电波收发方式测量系统要求可靠的发射、接收和遥测装置，且其信号容易受到干扰；而光电脉冲测量抗干扰能力较强，它是把测试数据数字化后以光信号的形式从转动的测量盘传送到固定的接收器上，然后经解码器后还原为所需的信号。 其它扭矩测量方法

　　1. 压磁式扭矩传感器(压磁式扭矩测量的原理)

压磁式扭矩传感器结构如下图，它是利用轴受扭时材料导磁率的变化测量扭矩。其特点是可以非接触测量，使用方便，但要求旋转过程不出现径向跳动，否则铁芯与转轴间隙改变，会造成测量误差甚至破坏测量设备。

2. 磁电感应式扭矩传感器(磁电感应式扭矩传感器的原理)

磁电感应式扭矩传感器结构如下图，它是在转轴上固定两个齿轮，通过其所在横截面之间相对扭转角来测量扭矩。

3. 光电式扭矩传感器(光电式扭矩测量的原理)

光电式扭矩传感器结构如下图，它是在转轴上固定两只圆盘光栅，通过两光栅之间相对扭转角来测量扭矩。

本文章来自于：北京中瑞能仪表技术有限公司

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