扭矩傳感器基本介紹

　　扭矩是在旋轉動力系統中最頻繁涉及到的參數，為了檢測旋轉扭矩，使用較多的是扭轉角相位差式傳感器。該傳感器是在彈性軸的兩端安裝著兩組齒數、形狀及安裝角度完全相同的齒輪，在齒輪的外側各安裝著一只接近（磁或光）傳感器。當彈性軸旋轉時，這兩組傳感器就可以測量出兩組脈沖波，比較這兩組脈沖波的前后沿的相位差就可以計算出彈性軸所承受的扭矩量。該方法的優點：實現了轉矩信號的非接觸傳遞，檢測信號為數字信號；缺點：體積較大，不易安裝，低轉速時由于脈沖波的前后沿較緩不易比較，因此低速性能不理想。

　　扭矩測試比較成熟的檢測手段為應變電測技術，它具有精度高、頻響快、可靠性好、壽命長等優點。 將專用的測扭應變片用應變膠粘貼在被測彈性軸上，并組成應變橋，若向應變橋提供工作電源即可測試該彈性軸受扭的電信號。這就是基本的扭矩傳感器模式。但是在旋轉動力傳遞系統中，最棘手的問題是旋轉體上的應變橋的橋壓輸入及檢測到的應變信號輸出如何可靠地在旋轉部分與靜止部分之間傳遞，通常的做法是用導電滑環來完成。 由于導電滑環屬于磨擦接觸，因此不可避免地存在著磨損并發熱，因而限制了旋轉軸的轉速及導電滑環的使用壽命。并且由于接觸不可靠引起信號波動，從而造成測量誤差大甚至測量不成功。

　　為了克服導電滑環的缺陷，另一個辦法就是采用無線電遙測的方法 ：將扭矩應變信號在旋轉軸上放大并進行V/F轉換成頻率信號，通過載波調制用無線電發射的方法從旋轉軸上發射至軸外，再用無線電接收的方法，就可以得到旋轉軸受扭的信號。 旋轉軸上的能源供應是固定在旋轉軸上的電池。該方法即為遙測扭矩儀。

　　扭矩傳感器的計量常見問題與解決措施

　　目前扭矩傳感器的計量存在四個方面的問題：一是傳感器的結構形式各異；二是轉接件不統一；三是在線計量受到制約；四是扭矩測量儀表的通用性不佳。針對扭矩計量過程中遇到的這些問題，以及現實中扭矩計量的實際需要，我們可以嘗試從以下幾個方面采取措施。

　　一、統一傳感器制造標準

　　對現行的行業標準進行修訂或者對扭矩傳感器制定專門的行業標準，以對扭矩傳感器輸入輸出端的結構形式進行統一或限定，規范扭矩傳感器制造標準，適應各行各業扭矩測量的需求。統一標準是解決扭矩傳感器計量問題的關鍵，生產制造標準統一了，接下來連接件、在線計量等問題都會有所緩解。

　　二、規范連接件加工尺度

　　對機械制造行業來說，標準件有千百萬種，都有對應的標準和要求。對于扭矩傳感器的連接件來說，首先應盡量使用現有的標準件，不滿足使用要求的可以制定相應的尺度，對使用材料、幾何形狀、強度、熱處理要求等要進行統一規定。也可以在現行的行業標準里對此進行一定的限定，從而方便生產制造商制造和客戶的選型使用，同時盡量減少轉接件的疊加，以免帶來不確定度分量。

　　三、研發在線計量標準

　　研發在線計量的相關標準，使裝置可以調節采樣頻率、采樣周期等參數；裝置可以具有多個量程；有固定的方式與被檢設備相連接，以減少人為因素的影響；有在線反饋補償系統，保證在線計量裝置的串接不會帶來新的影響量或者影響很小；以無線WiFi方式或藍牙方式植入系統，保證無擾動態檢測等，實現生產檢測兩不誤。

　　四、規定測量儀表的通用性

　　如在力值領域，由于傳感器的制造原理都相同，某型二次儀表就能很好地適應各類型力傳感器的要求，從而組成通用型的測力系統，在生產生活中的力值測量應用就非常廣泛，幾乎到處可見。因此，應借鑒測力儀表的形式，針對不同應用領域的扭矩傳感器，研發相應類型的扭矩測量儀表，盡可能有通用型儀表做匹配，減少客戶選型的復雜工作，提高測量計量的效率和準確度。