扭矩传感器的选型方法及应用领域

扭矩传感器是对各种旋转或非旋转机械部件上对扭转力矩感知的检测。扭矩传感器将扭力的物理变化转换成精确的电信号。扭矩传感器可以应用在制造粘度计，电动（气动，液力）扭力扳手，它具有精度高，频响快，可靠性好，寿命长等优点。

只有了解产品及应用领域，才能更好选择合适自己使用的产品。在选择扭矩传感器之前，首先需要对待测量的扭矩有个大致的判断，静态扭矩传感器只适合应用于静态、非连续旋转的扭矩力值测量。对于转速过快或旋转超过360度范围的扭矩测量，则只能选择动态扭矩传感器。还有一个问题就是静态与动态扭矩传感器价格差别很大，所以如果能用静态扭矩传感器测量的优先选用静态扭矩传感器。

选择好了扭矩传感器的类别，剩下的就是对传感器量程以及测量精度的选择。扭矩传感器量程有很多种，可分为微量程、中量程和大量程三种。上海余洋扭矩传感器有0 到±5、±10、±20、±50、±100、±200、±300、±500、±1000、±2000、±3000、±5000、±10000、±20000、±3 万、+5万、+6万等多种量程扭矩传感器可供选择，几乎涵盖了所有扭矩测量范围。

再次就是对传感器精度进行选择，一般有±%F·S、±%F·S、±%F·S几种精度可供选择。同样，精度与价格也是成比例的关系。

还有一点需要注意的就是扭矩传感器的输出方式，模拟量输出也有三种，分别是电流输出、电压输出和频率输出。这些都可以根据客户的选择出厂前进行调试好，方便客户现场使用。

应用范围十分广泛，主要用于：1、电动机、发动机、内燃机等旋转动力设备输出扭矩及功率的检测;2、风机、水泵、齿轮箱、扭力板手的扭矩及功率的检测;3、铁路机车、汽车、拖拉机、飞机、船舶、矿山机械中的扭矩及功率的检测;4、可用于污水处理系统中的扭矩及功率的检测;5、可用于制造粘度计;6、可用于过程工业和流程工业中

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科立恒KCE-IZ01直流电流传感器 直流电流传感器，其功能是将直流电流信号隔 离转换成4-20mA/0-10V等标准信号输出, 产品应用先进的表面贴装工艺，确保长期稳定。 优良的抗干扰能力和高精度特性（0.2%F.S）。 多种信号输出形式（0-5V、0-10V、0-20mA、 4-10mA)。直流供电，低功耗；导轨式（也可螺 钉）安装。广泛用于各类工业自动化系统、工 厂自动化系统、环保系统等。 传感器检测情况： 直流微电流传感器：0-1A，其中包括： 0-20mA,4-20mA,0-1Adc 直流小电流传感器：1-10A，其中包括， 0-2Adc,0-5Adc,0-10Adc 直流大电流传感器：10-300A,其中包括，10A-300Adc 其中可选择穿孔接线，也可选择端子接线 直流电流传感器产品指标： ⊙端子接线输入，穿孔接线输入测量范围是0-300ADC信号 ⊙输出精度：0.1级直流 ⊙输出纹波：≤0.5%F.s ⊙零点调整：≤10%F.s ⊙增益调整：≤30%F.S ⊙隔离耐压：2.5KVDC(1分钟) ⊙隔离特性：电源/输入/输出/外壳 ⊙响应时间：≤250ms ⊙工作温度：0~60℃ ⊙相对湿度：20~95%RH（不结露） ⊙库存温度：-10~70℃ ⊙工作电源：12V，15V，24VDC 直流电流传感器评价： 1，使用方便：5mm接线端子，非常便于用户安装和调试 2，过载能力强：可承受大电流冲击；同时可在高电压环境下检测，规避接线式检测不可回避的弱点。 3，电源适应宽：本产品只需要单电源工作，同时受电源拉偏影响小，决绝传统（霍尔磁平衡原理）的双电源工作和受电源拉偏影响大的问题。 4，稳定性高： ①产品采用多种屏蔽措施，非常有效的抑制空间干扰确保检测精度和稳定性； ②温度特性好；温度每变化1℃，输出漂移量小于400PPM； ③零点特性好：不同于传统（霍尔磁平衡原理）的原理，使产品具有良好零点特性。 ④本产品输入/输出/电源/都采取突波抑制措施，使产品达到《IEC61000-4-5（GBT17626.5)》标准的三级抗干扰等级。

现代传感器在原理与结构上千差万别，如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量环境合理地选用传感器，是在进行某个量的测量时首先要解决的问题。当传感器确定之后，与之相配套的测量方法和测量设备也就可以确定了。测量结果的成败，在很大程度上取决于传感器的选用是否合理。 1、根据测量对象与测量环境确定传感器的类型 要进行—个具体的测量工作，首先要考虑采用何种原理的传感器，这需要分析多方面的因素之后才能确定。因为，即使是测量同一物理量，也有多种原理的传感器可供选用，哪一种原理的传感器更为合适，则需要根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑以下一些具体问题：量程的大小；被测位置对传感器体积的要求；测量方式为接触式还是非接触式；信号的引出方法，有线或是非接触测量；传感器的来源，国产还是进口，价格能否承受，还是自行研制。 在考虑上述问题之后就能确定选用何种类型的传感器，然后再考虑传感器的具体性能指标。 2、灵敏度的选择 通常，在传感器的线性范围内，希望传感器的灵敏度越高越好。因为只有灵敏度高时，与被测量变化对应的输出信号的值才比较大，有利于信号处理。但要注意的是，传感器的灵敏度高，与被测量无关的外界噪声也容易混入，也会被放大系统放大，影响测量精度。因此，要求传感器本身应具有较高的信噪比，尽员减少从外界引入的厂扰信号。 传感器的灵敏度是有方向性的。当被测量是单向量，而且对其方向性要求较高，则应选择其它方向灵敏度小的传感器；如果被测量是多维向量，则要求传感器的交叉灵敏度越小越好。 3、频率响应特性 传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围，必须在允许频率范围内保持不失真的测量条件，实际上传感器的响应总有—定延迟，希望延迟时间越短越好。 传感器的频率响应高，可测的信号频率范围就宽，而由于受到结构特性的影响，机械系统的惯性较大，因有频率低的传感器可测信号的频率较低。 在动态测量中，应根据信号的特点(稳态、瞬态、随机等)响应特性，以免产生过火的误差。 4、线性范围 传感器的线形范围是指输出与输入成正比的范围。以理论上讲，在此范围内，灵敏度保持定值。传感器的线性范围越宽，则其量程越大，并且能保证一定的测量精度。在选择传感器时，当传感器的种类确定以后首先要看其量程是否满足要求。 但实际上，任何传感器都不能保证绝对的线性，其线性度也是相对的。当所要求测量精度比较低时，在一定的范围内，可将非线性误差较小的传感器近似看作线性的，这会给测量带来极大的方便。 5、稳定性

1定扭矩工具选型参考 1.1定扭矩工具工作方式 1.2定扭矩工具工作分类 1.2.1定扭矩工具的扭矩值范围，在选型过程中需要考虑的首要条件，决定扭矩工具下面选型方面。 1.2.2选择相适应的定扭矩工作方式，决定了产品拧紧工艺。 1.2.3定扭矩工具的外观尺寸、重量，决定了是否需要配备相应的辅助工装等设备，在设备采购过程中，需考虑其设备的性价比。 1.2.4定扭矩工具的拧紧旋转速度决定了拧紧螺栓的时间、效率。 1.2.5定扭矩工具的工作噪音也作为选型中最重要的选型条件，工具工作噪音高于85分贝不作为工具选型条件。（降低装配车间噪音）。 1.2.6定扭矩工具的易损件的价格及零配件的价格，了解定扭矩工具维护保养的成本。 1.3定扭矩的工具的种类 下面我公司常用的几种风枪式的定扭矩工具分类，简单介绍其特性：

1.3.1油压脉冲式气动定扭矩扳手 概述：油压脉冲工具具有双脉冲机械装置，震动小，扭力爬升速度快，它的主要原理是利用液压流量控制，当螺丝拧紧时震动矩小，可长时间连续使用，是生产线组装速度快，并能提高产品品质，耐用性高。该工具属于精准工具，存在维修保养各方面的成本高，不过经常存在需要更换零件液压油、O型圈、弹簧等配件，需要保证必须定期对工具检测并进行维护保养，保证定扭矩的扭矩值。 特点：生产速度快、对产品品质有极大的提升、能提高产品扭矩精准值、伤害降低、噪音低等，操作便携，不过该工具需要经常保养，保证其产品的扭矩值，效率与性价比较高。 适用范围：应用于装配车间扭矩范围在0~200NM范围内。 试用环境：该工具由于属于精密工具，需要维护保养，如果长时间不用的话，液压油会变质造成固化。 1.3.2带反作用力臂定扭矩工具 概述：该工具带有反作用力臂，在工作时有反作用力，操作起来比较麻烦，需要用反作用力臂对准反作用力臂的位置，才能够实现螺栓的定扭矩值。且该风枪的体积较大、重量较重，员工需要的操作空间也大，需配备简易工装配合使用更加方便。 试用范围：扭矩在200~1000NM范围内 试用环境：该工具主要用于较大扭矩的关键工位，转速相对来说较慢，且使用定扭矩之前，有可能需要用普通风枪进行预紧，再用定扭矩工具进行拧紧，操作较为麻烦。 特点：该工具带有有作用力臂，使用寿命长，比较耐用，不过转速慢，体积较重。 选型：因该工具的较重，故在购买定扭矩工具的过程中，使用过程中配备相应的辅助工装，是的定扭矩能够操作更加简单。 1.3.3电动拧紧扳手 概述：电动扭力扳手是通过电动控制器、电缆、电动风枪组成。工具具有体积小，重量轻、效率高、振动小，噪声低等特点。其原理是通过控制器控制电压实现不同定扭矩工具的扭矩控制，并能够通过先进的过程监测功能实现整个扭矩过程控制以及数据采集。 试用范围：扭矩适用范围在500NM-1600NM范围内 试用环境：试用于产品的关键工序，对于工位的拧紧扭矩要求较高。多轴需要配备相应的辅助工装进行装配 特点：速度快，轻便，精度高，在使用过程中可以控制其扭矩。 选型：电动拧紧机在选择过程中，选择多轴或者双轴的定扭矩工具，可以同步您经消除扭矩衰减，可提高装配工作效率。（不过多轴拧紧工具的选择在选型过程中，需考虑对孔的问题）。 电动拧紧轴如下优点： a)电机无刷驱动马达可以无极调速，工作转速范围很大，可满足各种运行模式下得转速要 求； b)选择大力矩，可以在超低转速保持输出力矩，这一点超越了交流变频器的性能； c)体积小、起动力矩大，几乎不受电网电压波动的影响。 d)电机温升较低，与同功率电机相比温升可低30%左右，因而其寿命要大大高于交流电机；

怎么选择合适自己的霍尔电流传感器 目前，霍尼韦尔电流传感器主要采用了霍尔效应和磁阻效应两种工作原理，是分别利用两种原理对电流产生的磁场大小进行检测，并通过电磁互感的关系得到电流的大小。在工作模式上，霍尼韦尔电流传感器主要有两种方式，其分别是：直接检测式和磁平衡式。 由于霍尼韦尔霍尔电流传感器有诸多优点，目前广泛应用于变频调速装置、逆变装置、UPS 电源、逆变焊机、电解电镀、电动汽车、数控机床、微机监测系统、电网监控系统和需要隔离检测电流电压的各个领域中。泰德兰电子科技代理霍尼韦尔的霍尔电流传感器主要优点如下： 1、测量范围广：它可以测量任意波形的电流和电压，如直流、交流、脉冲、三角波形等，甚至对瞬态峰值电流、电压信号也能忠实地进行反映。 2、响应速度快：快者响应时间只为1us。 3、测量精度高：其测量精度优于1%，该精度适合于对任何波形的测量。 4、线性度好：优于0.2%。 5、动态性能好：响应时间快，可小于1us;普通互感器的响应时间为10~20ms。 6、工作频带宽：在0~1MHz 频率范围内的信号均可以测量。 7、可靠性高，平均无故障工作时间长：平均无故障时间>5 10 小时。 8、过载能力强、测量范围大：0~几十安培~上千安培。 9、体积小、重量轻、易于安装。 那么，作为硬件工程师，我们该如何选择一款合适的霍尔电流传感器呢？ 下面我们根据霍尔电流传感器的参数来介绍一下如何选择。

1，先选择工作温度范围 霍尔电流传感器一般有3种工作稳定范围，分别是-40°C ~ 85°C，-40°C ~ 125°C 和-40°C ~ 150°C。工程师根据应用是消费类或者工业类和汽车类的温度范围来选择合适的型号。例如Allegro的霍尔电流传感器ACS712ELCTR-30A-T，712后面的E就是表示-40°C ~ 85°C温度范围，ACS733KLATR-40AB-T中733后面的K表示-40°C ~ 125°C温度范围，ACS724LLCTR-30AB-T中724后的L表示-40°C ~ 150°C的温度范围。 2，确定选择霍尔电流传感器的隔离电压 在霍尔电流传感器的选型表中，有相应的隔离电压，Allegro系列霍尔电流传感器中，隔离电压从100V到4800V不等，另外，在产品规格书中，有对应的工作电压范围，以ACS724LLCTR为例，其隔离电压为2400V，其长期工作电压为297V 3，选择霍尔电流传感器的供电电压 在霍尔电流传感器的选型表中，Vcc电压一般有3.3V和5V两种规格，工程师可以根据自己电路的实际情况选择相应电压的器件 4，选择霍尔电流传感器的峰值电流 在霍尔电流传感器的选型表中，给出了峰值电流范围，有些产品只能够检测单方向电流，型号中用U来表示，有些可以测量双方向电流，型号中用B 来表示，Allegro的霍尔电流传感器，最小测量的电流范围为±2.5A，直接焊接的板上型产品中，最大电流可以测试200A，如需测量200A-1000A产品，可以选用芯片外加磁环方式。 5，选择适合自己使用的带宽 霍尔电流传感器目前可以选择的带宽范围从8kHz到1MHz不等，客户可以根据自己电路的要求选择合适的带宽，其中有4个系列达到了业界目前最高的1M带宽，广泛应用于例如5G和车载充电等高频产品中。 以上几点确定后就可以基本确定了选型型号，如果有更多的拓展要求，可以再根据器件的描述和特点进一步选型。

压力传感器选型的三大要素 为新项目或设备选择压力传感器时，设计师通常比较关注关键设计参数，如压力范围、电流输出、介质兼容性以及环境条件等。然而，若要根据不同的应用选出合适的传感器，除以上参数外，还需考虑其它因素，常常被忽略的设计因素：压力传递介质（充油式和非充油式）、结构和传感技术类型。这也是压力传感器选型的三大要素。 一压力传递介质（充油式vs非充油式）在压力传感行业存在多种不同的传感技术，但所有传感器都可分为两大类：充油式和非充油式。充油式传感器是指在膜片和传感元件之间采用油液作为压力传递介质的传感器，例如基于微机电系统(MEMS)的电子传感器。 充油式传感器具有材料相容性(好)、成本低、易于集成到成套传感器系统中等特点，对许多制造应用都极具吸引力。虽然应用日益普遍，但相较于非充油式传感器，仍有不少缺点。 充油式设计的缺点是故障成本高。一旦传感膜片因过压或制造缺陷而破裂，那么油液就会泄漏至应用中并污染系统。油液进入系统会损坏关键的部件，造成成数千乃至数百万美元的损失，损失程度视具体应用而异（如，代价昂贵的燃料电池系统）。更糟的是，许多系统一旦被油液污染，几乎就没有修复的可能。相比之下，非充油式设计不仅能消除因故障导致污染的可能性，而且还可承受更高的过压冲击。 二结构压力传感器在应用中的服役时间是挑选传感器的关键指标之一。一般而言，全焊接结构的传感器，设计更坚固、耐用，在许多苛刻应用中的使用寿命都较长。另外，还要考虑接头在外壳上的焊接牢固度。要知道，在应用现场，这些装置常常会暴露在影响传感器工作的非理想环境下。 确保制造商不仅能够提供多种压力接头，包括1/4”和1/8”NPT等标准口径，而且还能够视需要量身定制过程接头。即使再坚固耐用的设计也有可能受潮湿环境影响，因此部分传感器需防潮保护以防止接头引脚的四周被腐蚀。 如果担心保护传感器受恶劣环境侵蚀，则选择IP防护等级满足安装需求的传感器。传感器可提供多种IP防护等级。其中，IP65级防护的型号可提供抵御粉尘渗入和喷嘴喷水的全面保护。 IP67级防护的传感器能够防护灰尘侵入以及短暂浸泡。IP69K级防护则适用于高

T-sensor无线扭矩传感器用于飞行测试转动轴监测 在飞行测试中，有一个环节非常重要，就是转动轴的监测，深圳市广陵达科技开发出的无线扭矩传感器，设计小巧坚固，轻，数据准确，可以很好的实现对转动轴的监测。工程师可以快速安装T-sensor节点并将其连接到无线系统，以实现快速准确的扭转应变测量，而不是依赖需要数小时安装的笨重，不可靠的滑环。具体实施，以及产品选型，您可以联系深圳市广陵达科技有限公司。 深圳市广陵达科技有限公司是一家专业仪器设备供应商，为客户提供传感器与数据采集技术与选型，系统集成方案及软件技术服务等全方位解决方案，包含测试与测量、状态监测、结构健康监测、生态及气象监测等。凭借多年的实践经验，广陵达科技设计生产的无线扭矩传感器很好的解决了石油钻井、油田等大重型动力设备的扭矩监测。 广陵达科技设计生产的无线扭矩传感器T-sensor是一种专用模拟传感器节点，设计用于安装在旋转轴上，用于无线应变和扭矩测量。它具有一个/两个差分模拟输入通道，专为全桥应变计集成而设计，非常适用于全温度补偿和弯曲消除的静态和动态扭矩测量。 其坚固的外壳专为远程，长期安装在圆柱形轴上而设计，其无线数据传输允许安装在没有滑环的旋转部件上。 可提供标准和定制直径，以应用于不同环境和不同设备。 为什么监测扭矩？ 1.预测系统退化 2.监控过载情况 3.确保适当的转子/发动机负载平衡 4.分析动力传动共振 5.执行机器故障的根本原因分析 6.为飞行控制提供准确的反馈 7.确定重要旋转部件的健康状况 深圳市广陵达科技无线扭矩传感器T-sensor产品特点： 1.易于安装和集成

2.无线传输扭矩数据 3.允许远程节点配置 4.使用不显眼，轻巧的硬件 5.无需滑环 6.非常适合高RPM应用 7.符合DO-160温度和振动标准 T-sensor 产品规格 ?单差分模拟输入通道（可选双通道选件） ?适合2“-6”轴（也可提供定制尺寸） ?±32μsec节点到节点同步 ?最小轴向长度需要3.5“ ?连续采样高达512 Hz ?-40°C至80°C的温度范围 ?定制设计的ABS热塑外壳 ?重量仅为200克 ?低功耗/可更换电池 深圳市广陵达科技有限公司依托深圳繁荣的电子产品研发、生产和加工市场，广陵达科技积累了丰富的技术沉淀和市场资源优势，客户含括铁路基建、石油化工、高端智能制造、高校和科研院所、航空航天、新能源等领域。如您有任何疑问，欢迎咨询！

1、开环（直放式）霍尔电流传感器 当原边电流I P流过一根长导线时，在导线周围将产生一磁场，这一磁场的大小与流过导线的电流成正比，产生的磁场聚集在磁环内，通过磁环气隙中霍尔元件（如HG-302C）进行测量并放大输出，其输出电压V S精确的反映原边电流I P。一般的额定输出标定为4V。开环霍尔电流传感器的优点是结构简单，可靠性好，过载能力强，体积较小，开环式霍尔电流传感器一般线性度角差，且原边信号在上升和下降过程中副边输出会有不同。开环式霍尔电流传感器精度通常劣于1%。?一般开环电流传感器采用的霍尔是 HG-106A,HG-106C,HG-166A,HG-302A,HG-302C,HG-362A,SS495A,SS495A1。 2、闭环（磁平衡式）霍尔电流传感器 磁平衡式电流传感器也称补偿式传感器，即原边电流Ip在聚磁环处所产生的磁场通过一个次级线圈电流所产生的磁场进行补偿，其补偿电流Is精确的反映原边电流Ip，从而使霍尔器件（如HW-300B,HW-302B）处于检测零磁通的工作状态。 当主回路有一电流通过时，在导线上产生的磁场被磁环聚集并感应到霍尔器件上，所产生的信号输出用于驱动功率管并使其导通，从而获得一个补偿电流Is。这一电流再通过多匝绕组产生磁场，该磁场与被测电流产生的磁场正好相反，因而补偿了原来的磁场，使霍尔器件的输出逐渐减小。当与Ip与匝数相乘所产生的磁场相等时，Is不再增加，这时的霍尔器件起到指示零磁通的作用，此时可以通过Is来测试Ip。当Ip变化时，平衡受到破坏，霍尔器件有信号输出，即重复上述过程重新达到平衡。被测电流的任何变化都会破坏这一平衡。一旦磁场失去平衡，霍尔器件（HW-300B,HW-302B）就有信号输出。经功率放大后，立即就有相应的电流流过次级绕组以对失衡的磁场进行补偿。从磁场失衡到再次平衡，所需的时间理论上不

传感器选用的基本原则 现代传感器在原理与结构上千差万别，如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量环境合理地选用传感器，是在进行某个量的测量时首先要解决的问题。当传感器确定之后，与之相配套的测量方法和测量设备也就可以确定了。测量结果的成败，在很大程度上取决于传感器的选用是否合理。 1、根据测量对象与测量环境确定传感器的类型 要进行—个具体的测量工作，首先要考虑采用何种原理的传感器，这需要分析多方面的因素之后才能确定。因为，即使是测量同一物理量，也有多种原理的传感器可供选用，哪一种原理的传感器更为合适，则需要根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑以下一些具体问题：量程的大小；被测位置对传感器体积的要求；测量方式为接触式还是非接触式；信号的引出方法，有线或是非接触测量；传感器的来源，国产还是进口，价格能否承受，还是自行研制。 在考虑上述问题之后就能确定选用何种类型的传感器，然后再考虑传感器的具体性能指标。 2、灵敏度的选择 通常，在传感器的线性范围内，希望传感器的灵敏度越高越好。因为只有灵敏度高时，与被测量变化对应的输出信号的值才比较大，有利于信号处理。但要注意的是，传感器的灵敏度高，与被测量无关的外界噪声也容易混入，也会被放大系统放大，影响测量精度。因此，要求传感器本身应具有较高的信噪比，尽员减少从外界引入的厂扰信号。 传感器的灵敏度是有方向性的。当被测量是单向量，而且对其方向性要求较高，则应选择其它方向灵敏度小的传感器；如果被测量是多维向量，则要求传感器的交叉灵敏度越小越好。 3、频率响应特性 传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围，必须在允许频率范围内保持不失真的测量条件，实际上传感器的响应总有—定延迟，希望延迟时间越短越好。 传感器的频率响应高，可测的信号频率范围就宽，而由于受到结构特性的影响，机械系统的惯性较大，因有频率低的传感器可测信号的频率较低。 在动态测量中，应根据信号的特点(稳态、瞬态、随机等)响应特性，以免产生过火的误差。 4、线性范围 传感器的线形范围是指输出与输入成正比的范围。以理论上讲，在此范围内，灵敏度保持定值。传感器的线性范围越宽，则其量程越大，并且能保证一定的测量精度。在选择传感器时，当传感器的种类确定以后首先要看其量程是否满足要求。 但实际上，任何传感器都不能保证绝对的线性，其线性度也是相对的。当所要求测量精度比较低时，在一定的范围内，可将非线性误差较小的传感器近似看作线性的，这会给

一、传感器的结构和安装问题 科海模块传感器通过产品，型号标明了测量额定值﹑输出类型﹑安装方式﹑外形结构﹑标准型还是非标准型。 在产品出厂时，产品的序列号会在产品的底部标示出来，以便产品具有可追逆性。 科海模块传感器品种种类繁多，从结构上分主要有以下几种： （1）线路板插针焊接式安装：既在线路板上做上线条，将传感器焊接在线路板上，如同一个元件一样。其优点是体积 小﹑重量轻﹑节省空间﹑易于安装。 （2）螺钉紧固型安装：即将传感器用螺钉拧在机箱底部或某个固定位置上，对外连接是各种不同的端子引线连接。其优点是牢固﹑方便﹑易于拆卸。 （3）导轨型安装：既在传感器的底部有标准的35mm宽的燕尾槽，可以卡式安装。其优点是方便，具有通用性，适合于 野外做业安装。 从原边接入上分有 （1）接触式测量：既测量量须接入到传感器中，传感器是串入到原边电路中的。电压传感器，部分小电流传感器及5A 变送器均为接触式测量。 （2）非接触式测量：既所要测量的量无须断路，原边电路穿过传感器既可。电流传感器均为非接触式测量。

为了适于各种复杂环境下的使用，科海模块还有屏蔽型的传感器防强电磁干扰，军品级传感器适于温度变化范围较宽的环境使用。 二、传感器应用计算 为了在使用范围内更好地用好传感器，用户应了解一些传感器的简单计算方法。 1、电流传感器 磁平衡式电流传感器，输出量为电流。当取电压为输出量时，若取5V输出无须计算，传感器足以具备5V的输出能力。若高于5V输出，最大能输出多少电压，要看工作电源电压和内阻值。以KT100A/P电流传感器为例 工作电压V＝15V 内阻R内＝25Ω内部管压降Vce ＝0.7V 则最大输出电压能力U0max＝V-Vce-Io×R内＝15V-0.7V-1 00mA×25Ω＝11.8V 由此可以计算出最大输出电流能力，也就是传感器所测电流的最高值 既：Iomax（R内+RL）=V-Vce 若负载电阻RL=50Ω 则Iomax=（V-Vce）/（R内+ RL）=（15V-0.7V）/（25Ω+ 50Ω）=190 mA 为便于计算将传感器内阻R内列于表下： 电流传感器副边内阻表

方案一压电传感器 压电传感器是一种典型的有源传感器，又称自发电式传感器。其工作原理是基于某些材料受力后在其相应的特定表面产生电荷的压电效应。 压电传感器体积小、重量轻、结构简单、工作可靠，适用于动态力学量的测量，不适合测频率太低的被测量，更不能测静态量。目前多用于加速度和动态力或压力的测量。压电器件的弱点：高内阻、小功率。功率小，输出的能量微弱，电缆的分布电容及噪声干扰影响输出特性，这对外接电路要求很高。 方案二电容式传感器 电容式传感器是将被测非电量的变化转换为电容变化的一种传感器。它有结构简单、灵敏度高、动态响应好、可实现非接触测量、具有平均效应等优点。电容传感器可用来检测压力、力、位移以及振动学非电参量。 电容传感器的基本工作原理可用最普通的平行极板电容器来说明。两块相互平行的金属极板，当不考虑其边缘效应（两个极板边缘处的电力线分布不均匀引起电容量的变化）时，其电容量为 （） 式（）中 d——两极板间的距离； A——两平行极板相互覆盖的有效面积； ε——介质的相对介电常数； r ε——真空中介电常数。 o ε三个参量中任一个发生变化，都会引起电容量的变化，若被测量的变化使式中d、A、 r 通过测量电路就可转换为电量输出。 虽然电容式传感器有结构简单和良好动态特性等诸多优点，但也有不利因素： （1）小功率、高阻抗。受几何尺寸限制，电容传感器的电容量都很小，一般仅几皮法 X=1/ωC很大，为高阻抗元件，负载能力差；又因其视在至几十皮法。因C太小，故容抗 C uωC ，C很小，则P也很小。故易受外界干扰，信号需经放大，并采取抗干扰措功率P=2 o 施。 （2）初始电容小，电缆电容、线路的杂散电路所构成的寄生电容影响很大。 方案三电阻应变式传感器 电阻应变式传感器是一种利用电阻应变效应，将各种力学量转换为电信号的结构型传感器。电阻应变片式电阻应变式传感器的核心元件，其工作原理是基于材料的电阻应变效应，电阻应变片即可单独作为传感器使用，又能作为敏感元件结合弹性元件构成力学量传感器。 导体的电阻随着机械变形而发生变化的现象叫做电阻应变效应。电阻应变片把机械应变信号转换为△R/R后，由于应变量及相应电阻变化一般都很微小，难以直接精确测量，且不

基于电阻应变式扭矩传感器与MSP430的扭 矩测量系统设计

2.应变式扭矩传感器 2.1 金属应变计工作原理 电阻应变片的工作原理是基于金属的应变效应[4]。金属丝的电阻随着它所受的机械变形的大小而发生相应的变化的现象称为金属的电阻应变效应。 例如，一段金属丝的电阻R 与丝的长度L ，横截面A 有如下关系： L R A ρ = （2-1） 若金属丝受到拉力F 作用伸长，伸长量设为l ?，横截面积相应减少A ?，电阻率的变 化设为ρ?，则电阻的相对变化量为： R l A R l A ρρ????=-+ （2-2） 又因为对金属丝来说2 22,2, 2A r r r A r A rdr A r r ππππ???=?===于是有： 2R l r R l r ρ ρ????=-+ （2-3） 由材料力学知，弹性限度内材料的泊松系数为//r r l l μ?=-?，则有 0(12)R l l K R l l ρμρ????=++= （2-4） 式中0/12/K l l ρρ μ?=++ ?为金属丝的灵敏度系数，它越大表明单位应变引起的电阻相对变化越大。若令l l ε?=为金属丝的轴向相对应变，则 (12)R R ρρμεε ??=++ （2-5） 从上式可知，灵敏度系数受两个因素影响：一个是受力后材料的几何尺寸的 变化，即12μ+；另一个是受力后材料晶格畸变引起电阻率发生的变化及 ρ ρε ?。对金属材料电阻丝来说，灵敏度系数表达式中12μ+的值要比 ρ ρ ε ?大得多。因此

在相当的范围内，电阻的相对变化与金属丝的纵向应变ε成正比，也及金属丝有着不错的线性度。 2.2 扭矩测量原理 弹性体是扭矩传感器的关键部件，它直接与被测对象接触（例如电机转轴）并引起应变片产生形变。 弹性轴在受到扭转时发生形变（如图），轴上会有应力和应变产生。其横截面会受到一个剪应力，该剪应力按照直线规律变化，在轴的中心处为零，轴的表面达到最大[4]。 (1)弹性轴横截面剪应力 （2）弹性走表面法向张力 图2.1 弹性轴横截面与表面手里分析 现在从弹性轴的径向表面上取一个单元进行研究，如图，在其与杆轴成45度与135度的斜面上，受到法向应力，此法向应力为主应力，其数值等于横截面上的剪应力τ[4]。图中，此应力在一个方向上受拉伸，另一个方向上受压缩。

一、传感器的定义 国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。 二、传感器的分类 目前对传感器尚无一个统一的分类方法，但比较常用的有如下三种： 1、按传感器的物理量分类，可分为位移、力、速度、温度、流量、气体成份等传感器 2、按传感器工作原理分类，可分为电阻、电容、电感、电压、霍尔、光电、光栅、热电偶等传感器。 3、按传感器输出信号的性质分类，可分为：输出为开关量（“1”和"0”

或“开”和“关”）的开关型传感器；输出为模拟型传感器；输出为脉冲或代码的数字型传感器。 三、传感器的静态特性 传感器的静态特性是指对静态的输入信号，传感器的输出量与输入量之间所具有相互关系。因为这时输入量和输出量都和时间无关，所以它们之间的关系，即传感器的静态特性可用一个不含时间变量的代数方程，或以输入量作横坐标，把与其对应的输出量作纵坐标而画出的特性曲线来描述。表征传感器静态特性的主要参数有：线性度、灵敏度、分辨力和迟滞等。 四、传感器的动态特性 所谓动态特性，是指传感器在输入变化时，它的输出的特性。在实际工作中，传感器的动态特性常用它对某些标准输入信号的响应来表示。这是因为传感器对标准输入信号的响应容易用实验方法求得，并且它对标准输入信号的响应与它对任意输入信号的响应之间存在一定的关系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的标准输入信号有阶跃信号和正弦信号两种，所以传感器的动态特性也常用阶跃响应和频率响应来表示。

传感器的选择和主要技术参数 传感器是每个检测仪的核心元件，是重要的生命安全组件，保证测量结果的可信性 （1）根据测量目的、测量对象以及测量环境合理地选用传感器 即使是测量同一物理量，也有多种原理的传感器可供选用，哪一种原理的传感器更为合适，则需要根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑一些具体问题：量程的大小；被测位置对传感器体积的要求；测量方式为接触式还是非接触式；信号方式；传感器的来源；价格；还是自行研制。 （2）灵敏度的选择 一般在传感器的线性范围内，希望传感器的灵敏度越高越好。但要注意的是，传感器的灵敏度高，与被测量无关的外界噪声也容易混人。也会被放大系统放大，影响测量度。 （3）频率响应特性 传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围。必须在允许的频率范围内保持不失真的测量条件。实际上传感器的响应总会有一定的延迟。 （4）线性范围 传感器的线性范围是指输出与输人成正比的范围。理论上传感器的线性范围越宽，则其量程越大，并且能保证一定的测量精度。在选择传感器时。当传感器的种类确定以后首先要看其量程是否满足要求。实际上任何传感器都不能保证绝对的线性，其线性度也是相对的。当所要求测量精度比较低时，在一定的范圃内，可将非线性误差较小的传感器近似看做线性的，这会给测量带来极大的方便。 （5）稳定性 传感器使用一段时间后，其性能保持不变化的能力称为稳定性。影响传感器长期稳定性的因素除传感器本身结构外，主要是传感器的使用环境，因此要使传感器具有良好的稳定性，传感器必须要有较强的环境适应能力。 （6）精度 精度是传感器的一个重要的性能指标，它是关系到整个测量系统测量精度的一个重要环节。传感器的精度越高，其价格越昂贵。因此传感器的精度只要满足整个测量系统的精度要求就可以，不必选得过高。这样就可以在满足同一测量目的的诸多传感器中选择比较便宜和简单的传感器。 深安旭传感技术是国内唯一专注智能传感技术核心部件研发的高新技术企业，专业从事多种气体传感器的研发，生产，销售和服务。 影响气体传感器读数的因素大约分为以下这些： 1.气体浓度

采用应变片电测技术，在弹性轴上组成应变桥，向应变桥提供电源即可测得该弹性轴受扭的电信号。将该应变信号放大后，经过压/频转换，变成与扭应变成正比的频率信号扭矩传感器是对各种旋转或非旋转机械部件上对扭转力矩感知的检测。扭矩传感器将扭力的物理变化转换成精确的电信号。 扭矩传感器可以应用在制造粘度计，电动（气动，液力）扭力扳手，它具有精度高，频响快，可靠性好，寿命长等优点。将专用的测扭应变片用应变胶粘贴在被测弹性轴上，并组成应变桥，若向应变桥提供工作电源即可测试该弹性轴受扭的电信号。这就是基本的扭矩传感器模式。但是在旋转动力传递系统中，最棘手的问题是旋转体上的应变桥的桥压输入及检测到的应变信号输出如何可靠地在旋转部分与静止部分之间传递，通常的做法是用导电滑环来完成。 由于导电滑环属于磨擦接触，因此不可避免地存在着磨损并发热，因而限制了旋转轴的转速及导电滑环的使用寿命。及由于接触不可靠引起信号波动，因而造成测量误差大甚至测量不成功。为了克服导电滑环的缺陷，另一个办法就是采用无线电遥测的方法：将扭矩应变信号在旋转轴上放大并进行v/f转换成频率信号，通过载波调制用无线电发射的方法从旋转轴上发射至轴外，再用无线电接收的方法，就可以得到旋转轴受扭的信号。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。 如需进一步了解图尔克、奥托尼克斯、科瑞、山武、倍加福、邦纳、亚德客、施克等各类传感器的选型，报价，采购，参数，图片，批发信息，请关注艾驰商城https://www.wendangku.net/doc/e617755463.html,/

传感器选型指导 下面的每种传感器-电化学型、催化型、固态型、红外线和光电离探测器的应用都必须满足区域内空气的质量和安全所要求的标准。一些基本的要求如下： 1．传感器将被设计成为小型、外表粗糟的小盒子。传感器必 须适用于危险地点和苛刻的环境，同时它必须是防爆的。传感器必须是合算的，是为在工业生产区域内使用而设计的，安置的费用也是合理的。 2．对于便携式仪器，仪器具有合理的能源消耗，仪器所选的 电源为市场容易得到的电池。仪器体积小、方便，容易携带。在工业 环境中使用非常安全。由于使用在危险区域，仪器必须具有安全合格证。 3．仪器的操作和维护将是很容易完成，只要工厂内的职工经 过简单的专业培训即可。 4．安装固定传感器时，在某一周期内，传感器的功能将会达 到连续可靠，该周期长达30天。传感器在工业环境下至少工作二年或更长，在合理的费用基础之上进行更新和替换。传感器可安装在由控制器或计算机控制的集散系统管理的多点系统中。 5．仪器的费用是合理的。为了有效的保护某一区域，可安装 多个传感器。 本手册讨论了五种传感器中的四种，均满足以上的标准。只有光电离探测器除外。光电离探测器是一种好的探测器，但是受到光的限制，因为它有相对短的寿命和频繁的维护要求，不适合固定点应用。然而，只要用户考虑了限制的条件，固定的光电离探测器还是可用的。 其他类型的传感器虽然满足以上的标准，但也有一些限制。例如，热传导传感器大部分应用于高 浓度，而不常用于气体监视。 选择传感器所考虑的因素 就传感器而言，经常问的问题之一是：“什么传感器最好？”。当然，这个问题不能一两句就说清楚。每个传感器有自己的性能和限制，因此一个给定传感器的适应性很大程度取决于使用过程中的应用。因此为了选择一个正确的传感器，首先必须确定应用的要求。102页总图显示了各种应用的要求和检测的技术。制造厂商提供传感器的粗略的标定。

工作原理： 传感器扭矩测量采用应变电测技术。在弹性轴上粘贴应变计组成测量电桥，当弹性轴受扭矩产生微小变形后引起电桥电阻值变化，应变电桥电阻的变化转变为电信号的变化从而实现扭矩测量。下面为扭矩测量的主要工作原理框图，由于采用了能源与信号的无接触传输，完美的解决了旋转状态下的扭矩测量。 电源 当测速码盘连续旋转时，通过光电开关输出脉冲信号，根据码盘的齿数和输出信号的频率，即可计算出对应的转速。 技术指标： 1.测量范围：0.5N·m--5万N·m（分若干档） 2.非线性度：±0.1%--±0.3%（Ｆ·Ｓ） 3.重复性：±0.1%--±0.2%（Ｆ·Ｓ） 4.精度：±0.2%--±0.5%（Ｆ·Ｓ） 5.环境温度：-40℃--70℃ 6.过载能力：150% 7.频率响应：100 μs 8.输出信号: 频率方波 (标准产品)，也可以为4-20毫安电流或电压信号 零扭矩: 10 KHz 正向满量程: 15 KHz 反向满量程: 5 KHz 9.输出电平：5V （可以根据客户的要求作出调整),负载电流<10mA 10.信号插座： (1)0. (2)+12V. (3)-12V. (4)转速. (5)扭矩信号. 11．绝缘电阻：大于200MΩ 12．相对湿度：≤90%RH 量程选择： 转矩转速传感器的量程选择应以实际测量的最大转矩来确定，通常情况下应留有一定余量，防止出现过载以至于损坏传感器。 计算公式：M=9550*P/N 1

M：转矩单位（牛.米）P：电机功率单位（千瓦）N：转速单位（转/分钟） 如您使用的电机为三相感应电机，转矩量程应选择为额定扭矩的2-3倍，这是由于电动机的启动转矩较大的缘故。 型号选择 C系列转速转矩传感器 代号类型 4 常规动态测试 5 静态（适用于非旋转场合） 6 小量程（10牛米以下） 4A 为4型换代产品 6A 为6型换代产品 7 可以同时测量轴向力 量程测量范围（NM） 0.5 0—0.5 1 0—1 2 0—2 5 0—5 10 1—10 20 2—20 50 5—50 100 10—100 200 20—200 300 30—300 500 50—500 700 70—700 1000 100—1000 2000 200—2000 5000 500—5000 10000 1000—10000 20000 2000—20000 50000 5000—50000 代号输出形式 1 频率输出 2 4-20mA 3 电压输出 代号精度等级 A 0.2 B 0.5 2

霍尔电流传感器 霍尔电流传感器主要适用于交流、直流、脉冲等复杂信号的隔离转换，通过霍尔效应原理使变换后的信号能够直接被AD、DSP、PLC、二次仪表等各种采集装置直接采集，广泛应用于电流监控及电池应用、逆变电源及太阳能电源管理系统、直流屏及直流马达驱动、电镀、焊接应用、变频器，UPS伺服控制等系统电流信号采集和反馈控制，具有响应时间快，电流测量范围宽精度高，过载能力强，线性好，抗干扰能力强等优点。 1开环霍尔电流传感器 1.1.1型号说明 1.1.2技术指标

1.1.3开口式开环霍尔电流传感器1.1.3.1规格尺寸(mm) 1.1.3.2规格参数对照表

注:额定电流未标注表示输入电流交直流均可测量，订货时请注明。 1.2闭口式霍尔电流传感器 1.2.1规格尺寸

1.2.2规格参数对照表 注:额定电流未标注表示输入电流交直流均可测量，订货时请注明。 1.2.3接线方式 1.2.3.1霍尔开口/闭口式开环电流传感器 接线端子定义 1.2.3.2霍尔（真有效值）电流传感器 接线端子定义 2闭环霍尔电流传感器 闭环霍尔电流传感器又叫霍尔磁平衡式电流传感器，它是在上述原理的基础，加上了磁平衡原理，即集磁环将原边电流所产生的磁场聚集后，作用于霍尔元件，使其有电压信号输出，经放大输入到功率放大器，输出补偿电流流经次级补偿线圈。级次线圈产生的磁场与原边电流产生的磁场相反，因而补偿了原边

磁场，使霍尔输出逐渐减小，当原次级磁场相等时，补偿电流不再增大，这就是磁平衡原理。这种线路主要由磁电转换部分、放大电路部分及驱动补偿线路部分等组成。 2.1型号说明 2.2规格尺寸 2.2.1AHBC-LTA外形尺寸 2.2.2AHBC-LT1005外形尺寸 2.2.3规格参数对照表 注:输入电流交直流均可测量，订货时请注明。

要进行—个具体的测量工作，首先要考虑采用何种原理的传感器，这需要分析多方面的因素之后才能确定。因为，即使是测量同一物理量，也有多种原理的传感器可供选用，哪一种原理的传感器更为合适，则需要根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑以下一些具体问题：量程的大小；被测位置对传感器体积的要求；测量方式为接触式还是非接触式；信号的引出方法，有线或是非接触测量；传感器的来源，国产还是进口，价格能否承受，还是自行研制。在考虑上述问题之后就能确定选用何种类型的传感器，然后再考虑传感器的具体性能指标。 2、灵敏度的选择 通常，在传感器的线性范围内，希望传感器的灵敏度越高越好。因为只有灵敏度高时，与被测量变化对应的输出信号的值才比较大，有利于信号处理。但要注意的是，传感器的灵敏度高，与被测量无关的外界噪声也容易混入，也会被放大系统放大，影响测量精度。因此，要求传感器本身应具有较高的信噪比，尽员减少从外界引入的厂扰信号。 传感器的灵敏度是有方向性的。当被测量是单向量，而且对其方向性要求较高，则应选择其它方向灵敏度小的传感器；如果被测量是多维向量，则要求传感器的交叉灵敏度越小越好。 3、频率响应特性 传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围，必须在允许频率范围内保持不失真的测量条件，实际上传感器的响应总有—定延迟，希望延迟时间越短越好。 传感器的频率响应高，可测的信号频率范围就宽，而由于受到结构特性的影响，机械系统的惯性较大，因有频率低的传感器可测信号的频率较低。 在动态测量中，应根据信号的特点(稳态、瞬态、随机等)响应特性，以免产生过火的误差。 4、线性范围 传感器的线形范围是指输出与输入成正比的范围。以理论上讲，在此范围内，灵敏度保持定值。传感器的线性范围越宽，则其量程越大，并且能保证一定的测量精度。在选择传感器时，当传感器的种类确定以后首先要看其量程是否满足要求。

首先要确定一下基本的技术参数，如： 1、被测电流值大小 2、被测电缆或者铜牌的尺寸（根据尺寸来选择产品的穿孔尺寸，尽量充满穿孔） 3、输出信号（一般是± 4V或者± 5V） 4、供电电源（一般是DC ±12-15V）等 以上这些是主要技术参数，其他次级的技术参数如下： 1、使用环境是否有高低温、海拔、强震、潮湿等要求 2、对于精度是否有要求（一般闭环电流传感器多为0.2-1%不等，开环传感器精度多为1%) 3、安装方式（一般包含PCB式和固定式，也有导轨式的，不过比较少） 合理选择霍尔电流传感器，就是要根据实际的需要与可能，做到有的放矢，物尽其州，达到实用、经济、安全、方便的效果。为此，必须对传感器测量的目的、测量对象、使用条件等诸方面有较全面的了解；这是考虑问题的前提。 一是要依据测量对象和使用条件确定霍尔电流传感器的类型 众所周知：同一霍尔电流传感器．可用来分别测量多种被测量；而同一被测量，义常有多种原理的霍尔电流传感器可供选用。在进行一项具体的测量量工作之前，首先要分析并确定采用何种原理或类删的霍尔电流传感器更合适。这就需要对与霍尔电流传感器工作有关联的方方面面作番调查研究。要了解被测量的特点：如被测量的状态、性质，测量的范围、幅值和频带，测量的速度、时间、精度要求、过载的幅度和和出现频率等。 二是要了解使用的条件，这包含两个方面： (1)现场环境条件：如温度、湿度、气压，能源、光照，尘污、振动、噪声，电磁场及辐射干扰等； (2)现有基础条件：如财力(承受能力)，物力(配套设施)，人力(技术水平)等。选择霍尔电流传感器所需考虑的方面和事项很多，实际中不可能也没有必要面面俱到满足所有要求。设计者应从系统总体对霍尔电流传感器使用的目的、要求出发，综合分析主次，权衡利弊，抓住要方面，突出重要事项加以优先考虑。在此基础七．就可以明确选择霍尔电流传感器类型的具体问题：量程的大小和过载量；被测对象或位置对霍尔电流传感器重量和体积的要求；测量的方式是接触。 霍尔电流传感器是利用霍尔效应将一次大电流变换为二次微小电压信号的传感器。实际设计的霍尔传感器往往通过运算放大器等电路 霍尔电流传感器是利用霍尔效应将一次大电流变换为二次微小电压信号的传感器。实