扭矩傳感器原理與應(yīng)用
來源：北京中航科儀測控技術(shù)有限公司
2025年06月26日 07:04
扭矩傳感器原理與應(yīng)用
數(shù)字式扭矩傳感器安裝示意圖可參考產(chǎn)品CKY- 810動態(tài)扭矩傳感器
扭矩傳感器原理與應(yīng)用
一． 特點(diǎn)
1. 既可以測量靜止扭矩，也可以測量旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩;
2. 既可以測量靜態(tài)扭矩，也可以測量動態(tài)扭矩；
3. 檢測精度高，穩(wěn)定性好；抗干擾性強(qiáng);
4. 體積小，重量輕，多種安裝結(jié)構(gòu)，易于安裝使用；
5. 不需反復(fù)調(diào)零即可連續(xù)測量正反轉(zhuǎn)扭矩;
6.沒有導(dǎo)電環(huán)等磨損件，可以高轉(zhuǎn)速長時間運(yùn)行；
7．傳感器輸出高電平頻率信號可直接送計算機(jī)處理；
8．測量彈性體強(qiáng)度大可承受99%的過載。
二 測量原理
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,向應(yīng)變橋提供電源即可測得該彈性軸受扭的電信號。將該應(yīng)變信號放大后，經(jīng)過壓/頻轉(zhuǎn)換，變成與扭應(yīng)變成正比的頻率信號。本系統(tǒng)的能源輸入及信號輸出是由兩組帶間隙的特殊環(huán)型變壓器承擔(dān)的,因此實(shí)
現(xiàn)了無接觸的能源及信號傳遞功能。(虛線內(nèi)為旋轉(zhuǎn)部分)
三 傳感器原理結(jié)構(gòu)
在一段特制的彈性軸上粘貼上專用的測扭應(yīng)片并組成變橋，即為基礎(chǔ)扭矩傳感器；在軸上固定著：(1)能源環(huán)形變壓器的次級線圈，(2)信號環(huán)形變壓器初級線圈，(3)軸上印刷電路板，電路板上包含整流穩(wěn)定電源、儀表放大電路、V/F變換電路及信號輸出電路，并在傳感器的外殼上固定著勵磁線圈。
四 工作過程
向傳感器提供±15V電源，激磁電路中的晶體振蕩器產(chǎn)生４００Hz的方波，經(jīng)過TDA2030功率放大
器即產(chǎn)生交流激磁功率電源，通過能源環(huán)形變壓器T1從靜止的初級線圈傳遞至旋轉(zhuǎn)的次級線圈，得到的交流電源通過軸上的整流濾波電路得到±５V的直流電源，
該電源做運(yùn)算放大器AD822的工作電源；由基準(zhǔn)電源AD589與雙運(yùn)放AD822組成的高精度穩(wěn)壓電源產(chǎn)生±4.5V的精密直流電源，該電源既作為電橋
電源，又作為放大器及V/F轉(zhuǎn)換器的工作電源。當(dāng)彈性軸受扭時，應(yīng)變橋檢測得到的mV級的應(yīng)變信號通過儀表放大器AD620放大成1.５v±1v的強(qiáng)信
號，再通過V/F轉(zhuǎn)換器LM131變換成頻率信號，通過信號環(huán)形變壓器T2從旋轉(zhuǎn)的初級線圈傳遞至靜止次級線圈，再經(jīng)過傳感器外殼上的信號處理電路濾波、
整形即可得到與彈性軸承受的扭矩成正比的頻率信號，該信號為TTL電平,既可提供給專用二次儀表或頻率計顯示也可直接送計算機(jī)處理。由于該旋轉(zhuǎn)變壓器動-
-靜環(huán)之間只有零點(diǎn)幾毫米的間隙，加之傳感器軸上部分都密封在金屬外殼之內(nèi)，形成有效的屏蔽，因此具有很強(qiáng)的抗干擾能力。
本傳感器輸出的頻率信號在零點(diǎn)時為10kHz.正向旋轉(zhuǎn)滿量程時為15KHz.反向旋轉(zhuǎn)滿量程時為
5KHz。即滿量程變量為5000個數(shù)/每秒。轉(zhuǎn)速測量采用光電齒輪或者磁電齒輪的測量方法，軸每旋轉(zhuǎn)一周可產(chǎn)生60個脈沖，高速或中速采樣時可以用測頻
的方法，低速采樣時可以用測周期的方法。本傳感器精度可達(dá)±0.2%～±0.5%（F?S）。由于傳感器輸出為頻率信號，所以無需AD轉(zhuǎn)換即可直接送至計
算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
五 應(yīng)用范圍
1. 檢測發(fā)電機(jī)，電動機(jī) ，內(nèi)燃機(jī)等旋轉(zhuǎn)動力設(shè)備輸出扭矩及功率。
2. 檢測減速機(jī)，風(fēng)機(jī)，泵，攪拌機(jī)，卷揚(yáng)機(jī)，螺旋槳，鉆探機(jī)械等設(shè)備的負(fù)載扭矩及輸入功率。
3. 檢測各種機(jī)械加工中心，自動機(jī)床的工作過程中的扭矩。
4. 各種旋轉(zhuǎn)動力設(shè)備系統(tǒng)所傳遞的扭矩及效率；
5. 檢測扭矩的同時可以檢測轉(zhuǎn)速，軸向力。
6. 可用于制造粘度計，電動(氣動，液力)扭力扳手。
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