扭矩傳感器在工控行業(yè)被廣泛使用

扭矩傳感器是檢測各種旋轉(zhuǎn)或非旋轉(zhuǎn)機(jī)械部件的扭矩感知。扭矩傳感器將扭矩的物理變化轉(zhuǎn)換為準(zhǔn)確的電信號(hào)。

一般來說，扭矩是外力矩。例如，機(jī)床主軸旋轉(zhuǎn)是動(dòng)力源提供的外力矩作用的結(jié)果，而扭矩是內(nèi)力矩。當(dāng)主軸工作時(shí)，刀具切削力對(duì)主軸的反作用產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)彈性變形，可以用來衡量扭矩的大小。扭矩是使物體發(fā)生旋轉(zhuǎn)效應(yīng)或扭轉(zhuǎn)變形的扭矩，等于力和臂的乘積。

扭矩是旋轉(zhuǎn)動(dòng)力系統(tǒng)中最常見的參數(shù)。為了檢測旋轉(zhuǎn)扭矩，扭轉(zhuǎn)角相位差傳感器被廣泛使用。扭轉(zhuǎn)角相位差傳感器是在彈性軸的兩端安裝兩組齒數(shù)、形狀和安裝角度完全相同的齒輪，在齒輪的外側(cè)安裝一個(gè)接近（磁或光）傳感器。當(dāng)彈性軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，這兩組傳感器可以測量兩組脈沖波，并比較兩組脈沖波前后的相位差來計(jì)算彈性軸所承受的扭矩。

扭矩測試相對(duì)成熟的測試方法是應(yīng)變電測技術(shù)，具有精度高、頻率快、可靠性好、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。用應(yīng)變膠將特殊的扭矩應(yīng)變片粘貼在被測彈性軸上，形成應(yīng)變橋。如果向應(yīng)變橋提供工作電源，則可以測試彈性軸扭轉(zhuǎn)的電信號(hào)。這是基本的扭矩傳感器模式。

然而，在旋轉(zhuǎn)動(dòng)力傳輸系統(tǒng)中，最棘手的問題是旋轉(zhuǎn)體上應(yīng)變橋的橋壓輸入和檢測到的應(yīng)變信號(hào)輸出如何可靠地在旋轉(zhuǎn)部分和靜止部分之間傳輸。通常的方法是使用導(dǎo)電滑環(huán)。由于導(dǎo)電滑環(huán)屬于摩擦接觸，不可避免地存在磨損和加熱，限制了旋轉(zhuǎn)軸的速度和導(dǎo)電滑環(huán)的使用壽命。由于接觸不可靠，導(dǎo)致信號(hào)波動(dòng)，導(dǎo)致測量誤差大，甚至測量不成功。

為了克服導(dǎo)電滑環(huán)的缺陷，另一種方法是使用無線電遙測方法：將扭矩應(yīng)變信號(hào)放大到旋轉(zhuǎn)軸上，將V/F轉(zhuǎn)換為頻率信號(hào)，通過載波調(diào)制從旋轉(zhuǎn)軸發(fā)射到軸外，然后通過無線電接收獲得旋轉(zhuǎn)軸扭矩信號(hào)。旋轉(zhuǎn)軸上的能源供應(yīng)是固定在旋轉(zhuǎn)軸上的電池。該方法是遙測扭矩計(jì)。