扭矩傳感器基本介紹

　　扭矩是在旋轉(zhuǎn)動(dòng)力系統(tǒng)中最頻繁涉及到的參數(shù)，為了檢測旋轉(zhuǎn)扭矩，使用較多的是扭轉(zhuǎn)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(shù)、形狀及安裝角度完全相同的齒輪，在齒輪的外側(cè)各安裝著一只接近（磁或光）傳感器。當(dāng)彈性軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，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(jì)算出彈性軸所承受的扭矩量。該方法的優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)矩信號(hào)的非接觸傳遞，檢測信號(hào)為數(shù)字信號(hào)；缺點(diǎn)：體積較大，不易安裝，低轉(zhuǎn)速時(shí)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(yīng)變電測技術(shù)，它具有精度高、頻響快、可靠性好、壽命長等優(yōu)點(diǎn)。 將專用的測扭應(yīng)變片用應(yīng)變膠粘貼在被測彈性軸上，并組成應(yīng)變橋，若向應(yīng)變橋提供工作電源即可測試該彈性軸受扭的電信號(hào)。這就是基本的扭矩傳感器模式。但是在旋轉(zhuǎn)動(dòng)力傳遞系統(tǒng)中，最棘手的問題是旋轉(zhuǎn)體上的應(yīng)變橋的橋壓輸入及檢測到的應(yīng)變信號(hào)輸出如何可靠地在旋轉(zhuǎn)部分與靜止部分之間傳遞，通常的做法是用導(dǎo)電滑環(huán)來完成。 由于導(dǎo)電滑環(huán)屬于磨擦接觸，因此不可避免地存在著磨損并發(fā)熱，因而限制了旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速及導(dǎo)電滑環(huán)的使用壽命。并且由于接觸不可靠引起信號(hào)波動(dòng)，從而造成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，另一個(gè)辦法就是采用無線電遙測的方法 ：將扭矩應(yīng)變信號(hào)在旋轉(zhuǎn)軸上放大并進(jìn)行V/F轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)，通過載波調(diào)制用無線電發(fā)射的方法從旋轉(zhuǎn)軸上發(fā)射至軸外，再用無線電接收的方法，就可以得到旋轉(zhuǎn)軸受扭的信號(hào)。 旋轉(zhuǎn)軸上的能源供應(yīng)是固定在旋轉(zhuǎn)軸上的電池。該方法即為遙測扭矩儀。

　　扭矩傳感器的計(jì)量常見問題與解決措施

　　目前扭矩傳感器的計(jì)量存在四個(gè)方面的問題：一是傳感器的結(jié)構(gòu)形式各異；二是轉(zhuǎn)接件不統(tǒng)一；三是在線計(jì)量受到制約；四是扭矩測量儀表的通用性不佳。針對扭矩計(jì)量過程中遇到的這些問題，以及現(xiàn)實(shí)中扭矩計(jì)量的實(shí)際需要，我們可以嘗試從以下幾個(gè)方面采取措施。

　　一、統(tǒng)一傳感器制造標(biāo)準(zhǔn)

　　對現(xiàn)行的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂或者對扭矩傳感器制定專門的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以對扭矩傳感器輸入輸出端的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行統(tǒng)一或限定，規(guī)范扭矩傳感器制造標(biāo)準(zhǔn)，適應(yīng)各行各業(yè)扭矩測量的需求。統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)是解決扭矩傳感器計(jì)量問題的關(guān)鍵，生產(chǎn)制造標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一了，接下來連接件、在線計(jì)量等問題都會(huì)有所緩解。

　　二、規(guī)范連接件加工尺度

　　對機(jī)械制造行業(yè)來說，標(biāo)準(zhǔn)件有千百萬種，都有對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和要求。對于扭矩傳感器的連接件來說，首先應(yīng)盡量使用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)件，不滿足使用要求的可以制定相應(yīng)的尺度，對使用材料、幾何形狀、強(qiáng)度、熱處理要求等要進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)定。也可以在現(xiàn)行的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)里對此進(jìn)行一定的限定，從而方便生產(chǎn)制造商制造和客戶的選型使用，同時(shí)盡量減少轉(zhuǎn)接件的疊加，以免帶來不確定度分量。

　　三、研發(fā)在線計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)

　　研發(fā)在線計(jì)量的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，使裝置可以調(diào)節(jié)采樣頻率、采樣周期等參數(shù)；裝置可以具有多個(gè)量程；有固定的方式與被檢設(shè)備相連接，以減少人為因素的影響；有在線反饋補(bǔ)償系統(tǒng)，保證在線計(jì)量裝置的串接不會(huì)帶來新的影響量或者影響很?。灰詿o線WiFi方式或藍(lán)牙方式植入系統(tǒng)，保證無擾動(dòng)態(tài)檢測等，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)檢測兩不誤。

　　四、規(guī)定測量儀表的通用性

　　如在力值領(lǐng)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(yīng)各類型力傳感器的要求，從而組成通用型的測力系統(tǒng)，在生產(chǎn)生活中的力值測量應(yīng)用就非常廣泛，幾乎到處可見。因此，應(yīng)借鑒測力儀表的形式，針對不同應(yīng)用領(lǐng)域的扭矩傳感器，研發(fā)相應(yīng)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(fù)雜工作，提高測量計(jì)量的效率和準(zhǔn)確度。