扭矩傳感器的分類(lèi)及其應用

　　摘要：機械動(dòng)力設備的扭矩變化是其運行狀況的重要信息。作為扭矩測試中不可或缺的重要部分，扭矩傳感器也在不斷發(fā)展。那么，它是如何分類(lèi)的?有著(zhù)怎樣的發(fā)展歷程?又有怎樣的應用?

　　扭矩傳感器主要用來(lái)測量各種扭矩、轉速及機械效率，它將扭力的變化轉化成電信號，其精度關(guān)系到所在測試系統的精度。其主要特點(diǎn)在于既可以測量靜止扭矩，也可以測量旋轉轉矩和動(dòng)態(tài)扭矩;并且檢測精度高，穩定性好，抗干擾性強;不需反復調零即可連續測量正反轉扭矩，沒(méi)有導電環(huán)等磨損件，可以高轉速長(cháng)時(shí)間運行;它輸出高電平頻率信號可直接送計算機處理。下面我們簡(jiǎn)單了解一下常用的扭矩傳感器都有哪些。

　　非接觸式扭矩傳感器

　　非接觸式扭矩傳感器也是動(dòng)態(tài)扭矩傳感器，又叫轉矩傳感器，轉矩轉速傳感器，旋轉扭矩傳感器等。它的輸入軸和輸出軸由扭桿連接，輸入軸上有花鍵，輸出軸上則是鍵槽，當扭桿受到轉動(dòng)力矩作用發(fā)生扭轉的時(shí)候，花鍵與鍵槽的相對位置則被改變，它們的相對位移改變量就是扭轉桿的扭轉量。這樣的過(guò)程使得花鍵上的磁感強度變化，通過(guò)線(xiàn)圈轉化為電壓信號。

　　非接觸扭矩傳感器的特點(diǎn)是壽命長(cháng)、可靠性高、不易受到磨損、有更小的延時(shí)、受軸的影響更小，應用較為廣泛。

　　圖1

　　應變片扭矩傳感器

　　應變片扭矩傳感器使用的是應變電測技術(shù)。它的原理是利用彈性軸，粘貼應變計，組成了測量電橋，當彈性軸受扭矩作用發(fā)生微小形變，電橋的電阻值就會(huì )發(fā)生變化，進(jìn)而電信號發(fā)生了變化，實(shí)現扭矩的測量。

　　應變片扭矩傳感器的特點(diǎn)是分辨能力高、誤差較小、測量范圍大、價(jià)格低廉，便于選擇和大量使用。

　　圖2

　　相位差式轉矩轉速傳感器

　　相位差時(shí)扭轉傳感器就是扭轉角相位差式傳感器，它的原理就是根究磁電相位差式轉矩測量技術(shù)，才彈性軸的兩端安裝兩組齒數、形狀及安裝角完全相同的齒輪，齒輪外側安裝接近傳感器。當彈性軸旋轉時(shí)，兩組傳感器的波形產(chǎn)生相位差，從而計算出扭矩。

　　它的特點(diǎn)主要是實(shí)現了轉矩信號的非接觸傳遞，檢測的信號是數字信號，轉速較高。但是這種扭矩傳感器體積較大，低轉速時(shí)的性能不理想，因此應用已不是很廣泛。

　　圖5

　　另外，高性能無(wú)線(xiàn)扭矩傳感器較為常用，它與無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)結合在一起，實(shí)現了數據的無(wú)線(xiàn)傳輸。

　　扭矩傳感器的歷史

　　扭矩傳感器的技術(shù)如今已經(jīng)越來(lái)越成熟，然而其實(shí)它的發(fā)展還是經(jīng)歷了三個(gè)階段。

　　測量技術(shù)的產(chǎn)生。1678年，羅伯特·胡克描述了著(zhù)名的胡克定律材料延伸與相關(guān)材料張力之間的比例關(guān)系。并且，電橋電路的出現，使最小變化電壓能夠得到測量。

　　第一臺旋轉扭矩傳感器誕生。1945年，市場(chǎng)上推出了第一臺旋轉扭矩傳感器，它的原理是如果下方加載的軸的軸向扭矩扭轉一個(gè)角度，轉矩也會(huì )成比例變化。這個(gè)扭轉的角度可以通過(guò)測量系統進(jìn)行測量。

　　圖3

　　現代扭矩傳感器?，F代扭矩傳感器一般有模擬信號輸出，在這些接口中，相鄰的驅動(dòng)器可能會(huì )產(chǎn)生干擾。之后數字的電子傳感器的出現增強了抗干擾能力。

　　到目前為止，扭矩傳感器還在飛速發(fā)展，種類(lèi)和性能也更加豐富。它所在的測試系統也將向著(zhù)微型化、數字化、智能化、虛擬化和網(wǎng)絡(luò )化方向發(fā)展，由靜態(tài)測試項動(dòng)態(tài)在線(xiàn)檢測方向發(fā)展。

　　扭矩傳感器的應用

　　扭矩傳感器作為一種測量各種扭矩、轉速及機械功率的精密測量?jì)x器，目前主要應用在電動(dòng)機、發(fā)動(dòng)機等旋轉動(dòng)力設備檢測;機車(chē)、汽車(chē)、飛機、礦上機械中的扭矩及功率檢測等等。無(wú)論是工程制造業(yè)或者運輸業(yè)或者科研院所等等地方都有扭矩傳感器的身影。

　　圖4

　　而在致遠電子，扭矩傳感器也是電機測試系統的重要組成部分。MPT1000電機測試系統可以選用國產(chǎn)及進(jìn)口的兩類(lèi)扭矩傳感器，在精度、扭矩、轉速上滿(mǎn)足不同行業(yè)客戶(hù)的需求，并且能夠根據客戶(hù)的情況配置最具有性?xún)r(jià)比的設備，也保證整個(gè)系統最優(yōu)化的性能。將扭矩傳感器非常好的應用到了整個(gè)電機測試領(lǐng)域中。