雖(sui)然扭矩傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)有(you)多(duo)種設(she)計結構(gou)，但它們(men)(men)都有(you)一(yi)些共同(tong)點。為了(le)(le)了(le)(le)解扭矩傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)的工作原(yuan)理，我們(men)(men)將從傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)的設(she)計結構(gou)開始(shi)解釋。

01應(ying)(ying)(ying)變(bian)技術(shu)簡介像許(xu)多其他類(lei)型的傳感(gan)器一(yi)樣， 扭矩(ju)傳感(gan)器采用(yong)應(ying)(ying)(ying)變(bian)技術(shu)進(jin)行測量。傳感(gan)器通常是一(yi)個金(jin)屬(shu)彈性體，其上面(mian)安裝有應(ying)(ying)(ying)變(bian)計（SG）。應(ying)(ying)(ying)變(bian)計牢固地黏(nian)貼在彈性體上。

如果外部載(zai)荷(he)作用在(zai)傳(chuan)感(gan)器(qi)上，測(ce)量體(ti)將產生(sheng)變形，應變計的電(dian)阻(zu)也隨之(zhi)改變。這樣，通過(guo)電(dian)阻(zu)的變化即可測(ce)量載(zai)荷(he)大小(xiao)。這不僅(jin)適用于扭矩傳(chuan)感(gan)器(qi)，也適用于稱重傳(chuan)感(gan)器(qi)、力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)和其他類型的傳(chuan)感(gan)器(qi)。然而，扭矩傳(chuan)感(gan)器(qi)有(you)一些(xie)特殊性。

如果應(ying)變計被(bei)壓縮，其(qi)電阻(?) 減少；

如果拉(la)伸(shen)，電阻會(hui)增加(jia)。

02扭(niu)矩(ju)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)的典(dian)型(xing)設(she)計和稱重傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)或力(li)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)不(bu)(bu)同，扭(niu)矩(ju)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)的測量體在使用時(shi)不(bu)(bu)會(hui)受到拉向載荷，而是受到杠桿力(li)矩(ju)或扭(niu)矩(ju)的影響，產生扭(niu)轉。因此，扭(niu)矩(ju)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)需要(yao)采用特殊的應變計來(lai)測量這種類型(xing)的載荷，即扭(niu)矩(ju)。兩(liang)種典(dian)型(xing)的扭(niu)矩(ju)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)設(she)計結構為軸式和法蘭。

測量體在負載下扭曲

03軸(zhou)式扭(niu)矩(ju)傳感(gan)器軸(zhou)式扭(niu)矩(ju)傳感(gan)器由測(ce)(ce)量軸(zhou)組成，測(ce)(ce)量軸(zhou)也可(ke)能是空(kong)心的。應變計安裝在軸(zhou)上(shang)，有(you)時安裝在中間的錐(zhui)形部(bu)分上(shang)，具體取(qu)決于不同的型號，軸(zhou)由殼體密封。軸(zhou)或(huo)轉子可(ke)以(yi)移(yi)動(dong)或(huo)旋轉，而外(wai)殼或(huo)定子固定。這兩部(bu)分通過(guo)低摩擦、零(ling)游隙(xi)軸(zhou)承相互連接(jie)。傳感(gan)器一般通過(guo)軸(zhou)兩端的轂(gu)式聯軸(zhou)器連接(jie)到測(ce)(ce)試結構(gou)或(huo)試驗(yan)臺上(shang)。這些(xie)聯軸(zhou)器有(you)各種(zhong)形狀和尺寸。

軸式扭矩傳(chuan)感器簡化示意圖

04扭矩法蘭(lan)測量法蘭(lan)的(de)結構(gou)基(ji)本(ben)上與測量軸(zhou)相似，但(dan)外觀完全(quan)不(bu)同。它們也由一(yi)個(ge)中(zhong)空的(de)軸(zhou)組成，盡管這個(ge)軸(zhou)非(fei)常(chang)短。法蘭(lan)位于(yu)軸(zhou)的(de)兩端(duan)。這樣可使傳(chuan)感器能夠(gou)通過(guo)螺紋連接集成到結構(gou)或試驗臺中(zhong)。測量法蘭(lan)包括轉(zhuan)(zhuan)子和定子。然而，與測量軸(zhou)不(bu)同，轉(zhuan)(zhuan)子并非(fei)完全(quan)封閉在(zai)殼(ke)體(ti)中(zhong)。因此，無(wu)需軸(zhou)承(cheng)總成。

測量法蘭的簡化示(shi)意(yi)圖

04非接觸式測(ce)(ce)量(liang)數據傳(chuan)輸(shu)這也是旋(xuan)轉(zhuan)扭矩傳(chuan)感器(qi)與其(qi)他傳(chuan)感器(qi)（如力(li)傳(chuan)感器(qi)或稱重(zhong)傳(chuan)感器(qi)）之間最大的區別(bie)，由于旋(xuan)轉(zhuan)，其(qi)無(wu)法使用供電(dian)(dian)(dian)和數據傳(chuan)輸(shu)的電(dian)(dian)(dian)纜，因(yin)為(wei)轉(zhuan)子(zi)轉(zhuan)動時電(dian)(dian)(dian)纜會纏繞在一起(qi)。為(wei)了避(bi)免這種情況，需(xu)要(yao)采用非接觸式方式連接，將(jiang)信號(hao)或電(dian)(dian)(dian)能從定(ding)子(zi)傳(chuan)輸(shu)到轉(zhuan)動轉(zhuan)子(zi)，從而為(wei)安裝(zhuang)的應變(bian)測(ce)(ce)量(liang)電(dian)(dian)(dian)路供電(dian)(dian)(dian)。

電子(zi)設備(bei)安裝在測量(liang)體內。應(ying)變(bian)橋路(lu)信號在無線傳(chuan)輸到定子(zi)之前被放大、濾波和數(shu)字(zi)化。然后，數(shu)據(ju)可以通過頻率或電壓信號輸出，也可以通過現場(chang)總(zong)線數(shu)字(zi)輸出，例如EtherCAT或Profinet，具體取決(jue)于應(ying)用。

05旋(xuan)(xuan)轉(zhuan)(zhuan)或非(fei)旋(xuan)(xuan)轉(zhuan)(zhuan)扭(niu)(niu)矩(ju)測(ce)量測(ce)量扭(niu)(niu)矩(ju)時(shi)，傳(chuan)感(gan)器不總是旋(xuan)(xuan)轉(zhuan)(zhuan)。非(fei)旋(xuan)(xuan)轉(zhuan)(zhuan)裝置的典型應(ying)用是標準試驗機(ji)和(he)攪拌(ban)機(ji)測(ce)量。在(zai)后者中，傳(chuan)感(gan)器由電(dian)機(ji)外(wai)殼(ke)支(zhi)撐，驅動(dong)軸穿過(guo)傳(chuan)感(gan)器的中心孔。

在大多數應用中，傳感器是被(bei)測(ce)物(wu)(wu)和測(ce)功機之(zhi)間的旋轉傳動系一部(bu)分。例如，被(bei)測(ce)物(wu)(wu)可能是內燃機、變速箱(xiang)或電機。

在測試(shi)臺上的扭矩傳感器

06不僅是(shi)扭矩(ju)(ju)扭矩(ju)(ju)傳感器(qi)還具有(you)其他功(gong)能。除扭矩(ju)(ju)外，還可以(yi)記錄其它測(ce)量變量。這是(shi)可選的(de)(de)。最重(zhong)要的(de)(de)參數(shu)是(shi)轉(zhuan)(zhuan)速，可以(yi)通(tong)過(guo)(guo)在轉(zhuan)(zhuan)子上的(de)(de)透(tou)光開槽(cao)圓(yuan)盤來測(ce)量轉(zhuan)(zhuan)速。當(dang)傳感器(qi)轉(zhuan)(zhuan)動時，光束會有(you)一定(ding)的(de)(de)間隔中斷(duan)。當(dang)時間窗口恒定(ding)時，只需通(tong)過(guo)(guo)脈(mo)沖數(shu)即可計算出(chu)轉(zhuan)(zhuan)速。

許(xu)多用戶感(gan)興趣的另外一個重要特性是功(gong)率，功(gong)率可以通(tong)過扭矩(ju)(ju)乘以轉速來計算。此外，許(xu)多扭矩(ju)(ju)傳感(gan)器都內置溫(wen)度傳感(gan)器，例如，它可以告訴我們傳感(gan)器或傳動系的工作溫(wen)度。

扭矩傳(chuan)感(gan)器(qi)用于(yu)測(ce)試臺

07靜態(tai)(tai)和動(dong)(dong)(dong)(dong)態(tai)(tai)扭(niu)(niu)(niu)矩(ju)(ju)測量扭(niu)(niu)(niu)矩(ju)(ju)傳感器可以進(jin)行(xing)靜態(tai)(tai)或動(dong)(dong)(dong)(dong)態(tai)(tai)測量。動(dong)(dong)(dong)(dong)態(tai)(tai)測量的一個例子是旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)元件不(bu)斷(duan)加速然后(hou)減速（或“制(zhi)動(dong)(dong)(dong)(dong)”）或是內(nei)燃(ran)機(ji)動(dong)(dong)(dong)(dong)力沖程產生的脈動(dong)(dong)(dong)(dong)扭(niu)(niu)(niu)矩(ju)(ju)。此(ci)外，動(dong)(dong)(dong)(dong)態(tai)(tai)扭(niu)(niu)(niu)矩(ju)(ju)也(ye)可以在(zai)完全不(bu)旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)的情況下發生。然而，在(zai)大多(duo)數(shu)應(ying)用中，如發動(dong)(dong)(dong)(dong)機(ji)試驗臺（內(nei)燃(ran)機(ji)或電(dian)機(ji)），動(dong)(dong)(dong)(dong)態(tai)(tai)扭(niu)(niu)(niu)矩(ju)(ju)都與旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)有關。

08扭矩傳感器典(dian)型應用(yong)在(zai)(zai)研發(fa)領域(yu)，扭矩傳感器是各種發(fa)動(dong)(dong)機、電機和(he)(he)(he)驅(qu)動(dong)(dong)系統測(ce)試的必(bi)然(ran)要求。當您需要提高(gao)驅(qu)動(dong)(dong)系統效(xiao)(xiao)率時，精確的扭矩測(ce)量是必(bi)不可少的，因為它可以(yi)確定摩擦(ca)損失并將其降至(zhi)最低。在(zai)(zai)電動(dong)(dong)和(he)(he)(he)混合動(dong)(dong)力系統中，重(zhong)要的是行程和(he)(he)(he)提高(gao)效(xiao)(xiao)率；在(zai)(zai)混合動(dong)(dong)力和(he)(he)(he)內燃機中，關鍵是盡可能降低二氧化(hua)碳(tan)排放量來(lai)實現環境友好。