簡介

　　扭矩是在旋轉(zhuǎn)動力系統(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。當彈性軸旋轉(zhuǎn)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(yōu)點：實現(xiàn)了轉(zhuǎn)矩信號的非接觸傳遞，檢測信號為數(shù)字信號；缺點：體積較大，不易安裝，低轉(zhuǎn)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(shù)，它具有精度高、頻響快、可靠性好、壽命長等優(yōu)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(zhuǎn)動力傳遞系統(tǒng)中，最棘手的問題是旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)部分與靜止部分之間傳遞，通常的做法是用導電滑環(huán)來完成。 由于導電滑環(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)速及導電滑環(huán)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(huán)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(zhuǎn)軸上放大并進行V/F轉(zhuǎn)換成頻率信號，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。 旋轉(zhuǎn)軸上的能源供應是固定在旋轉(zhuǎn)軸上的電池。該方法即為遙測扭矩儀。

兩類傳感器

　　非接觸式扭矩傳感器

　　非接觸式扭矩傳感器輸入軸和輸出軸由扭桿連接起來，輸入軸上有花鍵，輸出軸上有鍵槽。當扭桿受方向盤的轉(zhuǎn)動力矩作用發(fā)生扭轉(zhuǎn)時，輸入軸上的花鍵和輸出軸上鍵槽之間的相對位置就被改變了。花鍵和鍵槽的相對位移改變量等于扭轉(zhuǎn)桿的扭轉(zhuǎn)量，使得花鍵上的磁感強度改變，磁感強度的變化，通過線圈轉(zhuǎn)化為電壓信號。非接觸扭矩傳感器由于采用的是非接觸的工作方式，因而壽命長、可靠性高，不易受到磨損、有更小的延時、 受軸的偏轉(zhuǎn)和軸向偏移的影響更小，已經(jīng)廣泛用于轎車領(lǐng)域。

　　應變片扭矩傳感器

　　應變片傳感器扭矩測量采用應變電測技術(shù)。在彈性軸上粘貼應變計組成測量電橋，當彈性軸受扭矩產(chǎn)生微小變形后引起電橋電阻值變化，應變電橋電阻的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕淖兓瘡亩鴮崿F(xiàn)扭矩測量。傳感器就完成如下的信息轉(zhuǎn)換；傳感器由彈性軸、測量電橋、儀器用放大器、接口電路組成。

高性能無線扭矩傳感器

　　高性能無線扭矩傳感器將傳感器與無線通信技術(shù)結(jié)合在一起，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無線傳輸。扭矩電信號由單片機控制的信號處理電路進行放大、A/D轉(zhuǎn)換之后，編碼器將采集到的數(shù)字量編碼傳送給發(fā)射模塊進行發(fā)送。接收模塊接收到數(shù)據(jù)后，解碼器將譯出的數(shù)據(jù)傳送給單片機，由LED顯示得到的扭矩數(shù)據(jù)值。傳感器數(shù)據(jù)采集發(fā)射電路由扭矩傳感器、信號處理部分、單片機和無線發(fā)射電路組成。扭矩傳感器將電阻應變片產(chǎn)生的應變電信號傳送到信號處理電路。信號處理部分對傳感器模擬信號提取放大，并進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換。微處理器負責控制系統(tǒng)各部分器件的工作，并對數(shù)字信號進行處理。無線發(fā)射電路在微處理器的控制下，由編碼器將采集到的信息數(shù)據(jù)進行相應的編碼和處理，并用發(fā)射模塊發(fā)射出。實現(xiàn)無線傳輸。

電子式扭矩儀

　　電子式扭矩儀是一種針對風機、水泵試驗及現(xiàn)場能效評測的便攜式高性能軸功率測量儀器。電子式扭矩儀創(chuàng)造性的摒棄了傳統(tǒng)機電式扭矩傳感器繁瑣、復雜、在很多現(xiàn)場環(huán)境下不易實現(xiàn)的安裝過程，實現(xiàn)了風機、水泵電機效率的實時測量，監(jiān)測風機、水泵電機在使用過程中各環(huán)節(jié)的運行狀態(tài)，對研究風機、水泵電機的使用狀態(tài)提供了實時、真實、可靠的數(shù)據(jù)；避免了因機電式扭矩傳感器安裝不當對試驗結(jié)果造成的影響。

　　電子式扭矩儀能完全取代傳統(tǒng)扭矩傳感器的軸功率測量功能，并且能獲取風機、水泵電機的實時效率，為風機、水泵機組節(jié)能提供了嚴謹、科學評測手段。
 

應用范圍

　　扭矩傳感器是一種測量各種扭矩、轉(zhuǎn)速及機械功率的精密測量儀器。應用范圍十分廣泛，主要用于：

　　1、電動機、發(fā)動機、內(nèi)燃機等旋轉(zhuǎn)動力設備輸出扭矩及功率的檢測；

　　2、風機、水泵、齒輪箱、扭力板手的扭矩及功率的檢測；

　　3、鐵路機車、汽車、拖拉機、飛機、船舶、礦山機械中的扭矩及功率的檢測；

　　4、可用于污水處理系統(tǒng)中的扭矩及功率的檢測；

　　5、可用于制造粘度計；

　　6、可用于過程工業(yè)和流程工業(yè)中；

　　7、可以應用于實驗室，測試部門以及生產(chǎn)監(jiān)控和質(zhì)量控制；

產(chǎn)品信息

　　基本原理

　　扭矩的測量：采用應變片電測技術(shù)，在彈性軸上組成應變橋。如圖1所示：

　　產(chǎn)品特點

　　1.信號輸出可任意選擇波形─方波或脈沖波。

　　2.檢測精度高、穩(wěn)定性好、抗干擾性強。

　　3.不需反復調(diào)零即可；連續(xù)測量正反扭矩。

　　4.即可測量靜止扭矩，也可測量動態(tài)扭矩。

　　5.體積小、重傳感器可脫離二次儀表獨立使用，只要按插座針號提供 +15V，-15V（200mA）的電源，即可輸出阻抗與扭矩成正比的等方波或脈沖波頻率信號。量輕、易于安裝。

　　6.測量范圍： 0—10000Nm標準可選， 非標準2萬Nm、3萬Nm、5萬Nm、8萬Nm、10萬Nm，特殊量程可定制。

信號傳輸

　　信號輸出

　　· 方波信號、脈沖信號。

　　· 扭矩傳感器的標準信號輸出是頻率信號，即5-15KHz；為了適應客戶需求，無需外置模塊，與原始輸出電路整合設計直接輸出4-20mA、0-20mA、1-5V、0-5V模擬信號，方便客戶采。

　　扭矩信號處理形式：

　　· 扭矩傳感器輸出的頻率信號送到頻率計或數(shù)字表，直接讀取與扭矩成正比的頻率信號或電壓、電流信號。

　　· 扭矩傳感器的扭矩與頻率信號送給單片機二次儀表，直接顯示實時扭矩值、轉(zhuǎn)速及輸出功率值及 RS232通訊信號。

　　· 直接將扭矩與轉(zhuǎn)速的頻率信號送給計算機或 PLD進行處理。

信號采集

　　頻率信號采集

　　電流或電壓輸出信號的信號采集如圖所示。

　　電流電壓信號采集

　　電流電壓信號采集

注意事項

　　1.安裝時，不能帶電操作，切莫直接敲打、碰撞傳感器。

　　2.聯(lián)軸器的緊固螺栓應擰緊 ，聯(lián)軸器的外面應加防護罩，避免人身傷害。

　　3.信號線輸 出不得對地 ，對電源短路，輸出電流不大于10mA· 屏蔽電纜線的屏蔽層必須與 +15V電源的公共端（電源地）連接。