扭矩传感器
简介
扭矩传感器在旋转动力系统中最频繁涉及到的参数，旋转扭矩,为了检测旋转扭矩传统使用较多的是扭转角相位差式传感器，该方法是在弹性轴的两端安装着两组齿数、形状及安装角度完全相同的齿轮，在齿轮的外侧各安装着一只接近(磁或光)传感器。当弹性轴旋转时，这两组传感器就可以测量出两组脉冲波，比较这两组脉冲波的前后沿的相位差就可以计算出弹性轴所承受的扭矩量。该方法的优点：实现了转矩信号的非接触传递，检测信号为数字信号；缺点：体积较大，不易安装，低转速时由于脉冲波的前后沿较缓不易比较，因此低速性能不理想。
扭矩测试比较成熟的检测手段为应变电测技术，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。旋转轴上的能源供应是固定在旋转轴上的电池。该方法即为遥测扭矩仪。遥测扭矩仪成功之处在于克服了电滑环的两项缺陷，但也存在着三个不足之处，其一：易受使用现场电磁波的干扰；其二：由于是电池供电，所以只能短期使用。其三：由于在旋转轴上附加了结构，易引起高转速时的动平衡问题。在小量程及小直径轴时更突出。数字式扭矩传感器吸取了上述各种方法的优点并克服了其缺陷，在应变传感器的基础上设计了两组旋转变压器，实现了能源及信号的非接触传递。并做到了扭矩信号的传递与是否旋转无关，与转速大小无关，与旋转方向无关。
应用范围
扭矩传感器是一种测量各种扭矩、转速及机械功率的精密测量仪器。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。
应变式扭矩传感器基本原理
扭矩的测量：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。如图1所示：
产品特点
1.信号输出可任意选择波形─方波或脉冲波。
2.检测精度高、稳定性好、抗干扰性强。
3.不需反复调零即可；连续测量正反扭矩。
4.即可测量静止扭矩，也可测量动态扭矩。
5.体积小、重传感器可脱离二次仪表独立使用，只要按插座针号提供+15V，-15V（200mA）的电源，即可输出阻抗与扭矩成正比的等方波或脉冲波频率信号。量轻、易于安装。
6.测量范围：0—10000Nm标准可选, 非标准2万Nm、3万Nm、5万Nm、8万Nm、10万Nm，特殊量程可定制。
主要功能及性能指标
扭矩示值误差：<± 0.5 % F · S 灵敏度：1±0.2 mv / V
非线性：<±0.25 % F· S 重复性：<±0.2% F· S
回差：<0.2 % F· S 零飘（24小时）：<0.5 % F· S
零点温飘：<0.5 % F· S /10℃输出阻抗：1KΩ ±3Ω
绝缘阻抗：>500MΩ 静态超载：120 %
断裂负载：200 % 使用温度：0 ～60℃
储存温度：－20 ～70℃电源电压：+15V±5%,-15V±5%
总消耗电流：<130mA 频率信号输出：5KHz—15KHz
负额定扭矩：5KHz±10Hz 零扭矩：10KHz±10Hz
正额定扭矩：15KHz±10Hz 信号占空比：（50±10）%
工作过程
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,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。本系统的能源输入及信号输出是由两组带间隙的特殊环型变压器承担的。因此实现了无接触的能源及信号传递功能。
向传感器提供± 15V电源，激磁电路中的晶体振荡器产生400Hz的方波，经过TDA2030功率放大器即产生交流激磁功率电源，通过能源环形变压器T1从静止的初级线圈传递至旋转的次级线圈，得到的交流电源通过轴上的整流滤波电路得到± 5 V的直流电源，该电源做运算放大器AD822的工作电源；由基准电源AD589与双运放AD822组成的高精度稳压电源产生± 4.5V的精密直流电源，该电源既作为电桥电源，又作为放大器及V/F转换器的工作电源。当弹性轴受扭时，应变桥检测得到的mV级的应变信号通过仪表放大器AD620放大成1.5v ± 1v的强信号，再通过V/F转换器LM131变换成频率信号，通过信号环形变压器T2从旋转的初级线圈传递至静止次级线圈，再经过传感器外壳上的信号处理电路滤波、整形即可得到与弹性轴承受的扭矩成正比的频率信号，该信号为TTL电平,既可提供给专用二次仪表或频率计显示也可直接送计算机处理。由于该旋转变压器动--静环之间只有零点几毫米的间隙，加之传感器轴上部分都密封在金属外壳之内，形成有效的屏蔽，因此具有很强的抗干扰能力。
传感器输出的频率信号在零点时为10kHz.正向旋转满量程时为15KHz.反向旋转满量程时为
5KHz。即满量程变量为5000个数/每秒。转速测量采用光电齿轮或者磁电齿轮的测量方法，轴每旋转一周可产生60个脉冲，高速或中速采样时可以用测频的方法，低速采样时可以用测周期的方法。本传感器精度可达± 0.2%～± 0.5%（F · S）。由于传感器输出为频率信号，所以无需AD转换即可直接送至计算机进行数据处理。
信号输出与信号采集
1、扭矩信号输出基本形式：
·方波信号、脉冲信号。
·扭矩传感器的标准信号输出是频率信号，即5-15KHz；为了适应客户需求，无需外置模块，与原始输出电路整合设计直接输出4-20mA、0-20mA、1-5V、0-5V模拟信号，方便客户采。
2、扭矩信号处理形式：
·扭矩传感器输出的频率信号送到频率计或数字表，直接读取与扭矩成正比的频率信号或电压、电流信号。
·扭矩传感器的扭矩与频率信号送给单片机二次仪表，直接显示实时扭矩值、转速及输出功率值及RS232通讯信号。
·直接将扭矩与转速的频率信号送给计算机或PLD进行处理。
维护与保养
1.定期应给扭矩传感器两端轴承加润滑脂。加润滑脂时，仅将两端轴承盖打开，将润滑脂加入轴承，然后装上两端盖。
2.应储存在干燥、无腐蚀、室温为-20℃——70℃的环境里。
注意事项
1.安装时，不能带电操作，切莫直接敲打、碰撞传感器。
2.联轴器的紧固螺栓应拧紧,联轴器的外面应加防护罩，避免人身伤害。
3.信号线输出不得对地,对电源短路,输出电流不大于10mA·屏蔽电缆线的屏蔽层必须与
+15V电源的公共端（电源地）连接。
安装使用
1、使用环境：扭矩传感器应安装在环境温度为0℃～60℃，相对湿度小于90%，无易燃、易爆品的环境里。不宜安装在强电磁干扰的环境中。
2、安装方式：
(1) 水平安装:如图11所示:
(2) 垂直安装:图12所示:
3、连接方式：扭矩传感器与动力设备、负载设备之间的连接
（1）弹性柱销联轴器连接如图13所示，此种连接方式结构简单，加工容易，维护方便。能够微量补偿安装误差造成的轴的相对偏移，同时能起到轻微减振的作用。适用于中等载荷、起动频繁的高低速运转场合，工作温度为-20-70℃。
（2）刚性联轴器连接如图14所示，这种连接形式结构简单，成本低，无补偿性能，不能缓冲减振，对两轴的安装精度较高。用于振动很小的工况条件。
4、安装要求：
（1）扭矩传感器可水平安装，也可垂直安装。
（2）如图11、12所示，动力设备、传感器、负载设备应安装在稳固的基础上，以避免过大的震动，否则可能发生数据不稳，降低测量精度，甚至损坏传感器。
（3）采用弹性柱销联轴器或刚性联轴器连接。
（4）动力设备、传感器、负载设备轴线的同心度应小于Φ0.05mm。
以上技术参数来自北京昆锐测控，在此鸣谢！
发展趋势
随着自控系统的不断完善和发展，对扭矩传感器的精度、可靠性和响应速度提出了更高的要求。扭矩传感器正呈现以下的发展趋势：
1、测试系统向微型化!数字化、智能化、虚拟化和网络化方向发展；
2、从单功能向多功能发展，包括自补偿、自修正、自适应、自诊断、远程设定、状态组合、信息存储和记忆；
3、向着小型化、集成化方向发展。传感器的检测部分可以通过结构的合理设计和优化来实现小型化，IC部分可以整合尽可能多的半导体部件、电阻到一个单独的IC部件上，减少外部部件的数量。
4、由静态测试向动态在线检测方向发展。
扭矩传感器技术参数中所代表的一些含义
扭矩传感器额定扭矩：是指扭矩传感器的最大测量扭矩。测量时，尽量不要超过额定扭矩值测量。
长时间的在额定扭矩附近测量容易减少扭矩传感器使用寿命。
动态扭矩传感器即可以测量动态扭矩也可以测量静态扭矩传感器。
问：那么额定扭矩以下的是不是都可以测量呢？
回答：是的，额定扭矩以下的都可以测，但为了保证测量精度，建议在满量程的20%-80%之间使用。
扭矩传感器安装方式：
(1)垂直安装:图1所示:
(2) 水平安装:如图2所示:
注意事项：1.在传感器参数中,FS的意思是full scale 即满量程的意思。For example扭矩示值误差：<± 0.5 % F · S——误差即为满量程*5% wwt2012.7.12
盘式扭矩传感器
盘式扭矩传感器 一、工作原理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。使用于轴向空间比较短的需要测量扭矩转速的场合。 二、主要性能指标 扭矩示值误差： < 0、5 % F S 灵敏度： 10、2 mv / V 非线性： <0、25 % F S 重复性： <0、2% F S 零点温飘： <0、5 % F S /10℃输出阻抗：1KΩ3Ω 绝缘阻抗： >500MΩ 静态超载：120 % 断裂负载：200 % 使用温度： 0 ～60℃ 储存温度： －20 ～70℃ 电源电压： +15V5%,-15V5%
总消耗电流： <130mA频率信号输出：5KHz—70℃的环境里3、保证数字扭矩仪的循环工作，可以增加内部温度。可以提高仪表的林敏度4、设置温度上下限报警指示灯，当窗口显示上下限温度时该等亮。及时做好应对措施。 5、测量扭矩时，应在转换器上设置保温措施，以免因杂质通过导致转换器接口而发生沉淀。 五、功能特点：1、无轴承结构，可高速运转。 2、信号输出可任意选择波形─方波或脉冲波。 3、检测精度高、稳定性好、抗干扰性强。 4、不需反复调零即可；连续测量正反扭矩。 5、即可测量静止扭矩，也可测量动态扭矩六、外形尺寸图：盘式变送器的截面图以圆形呈现，传递信号时与旋转，转速和转向无关。安装时不需要考虑方位，可按具体情况任意方向安装。 六、常见故障：1、仪表指示突然变化不正常。多半是由于仪器本身补偿导线断路变送器失灵造成的2、工艺操作发生变化，多半是由于调节器、测控设备损坏引起的。3、硬件环境不满足要求，会直接引起硬件设置的损坏。换件环境的操作系统，办公软件使用不正确，导致变送器的显示范围不正确。4、安装不正确，显示器的屏幕数字不发生变化。正负极接反，会直接烧坏显示仪表。5、扭矩仪表出现快速振动的现象，肯定是由于控制参数调整不当引起的。七、扭矩信号处理形式：扭矩传感器输出的频率信号送到
应变式扭矩传感器简单设计报告
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。
那些你不知道的扭矩传感器
那些你不知道的扭矩传感器 扭矩传感器主要用来测量各种扭矩、转速及机械效率，它将扭力的变化转化成电信号，其精度关系到所在测试系统的精度。其主要特点在于既可以测量静止扭矩，也可以测量旋转转矩和动态扭矩；并且检测精度高，稳定性好，抗干扰性强；不需反复调零即可连续测量正反转扭矩，没有导电环等磨损件，可以高转速长时间运行；它输出高电平频率信号可直接送计算机处理。下面我们简单了解一下常用的扭矩传感器都有哪些。 非接触式扭矩传感器 非接触式扭矩传感器也是动态扭矩传感器，又叫转矩传感器，转矩转速传感器，旋转扭矩传感器等。它的输入轴和输出轴由扭杆连接，输入轴上有花键，输出轴上则是键槽，当扭杆受到转动力矩作用发生扭转的时候，花键与键槽的相对位置则被改变，它们的相对位移改变量就是扭转杆的扭转量。这样的过程使得花键上的磁感强度变化，通过线圈转化为电压信号。非接触扭矩传感器的特点是寿命长、可靠性高、不易受到磨损、有更小的延时、受轴的影响更小，应用较为广泛。
应变片扭矩传感器 应变片扭矩传感器使用的是应变电测技术。它的原理是利用弹性轴，粘贴应变计，组成了测量电桥，当弹性轴受扭矩作用发生微小形变，电桥的电阻值就会发生变化，进而电信号发生了变化，实现扭矩的测量。 应变片扭矩传感器的特点是分辨能力高、误差较小、测量范围大、价格低廉，便于选择和大量使用。 相位差式转矩转速传感器 相位差时扭转传感器就是扭转角相位差式传感器，它的原理就是根究磁电相位差式转矩测量技术，才弹性轴的两端安装两组齿数、形状及安装角完全相同的齿轮，齿轮外侧安装接近传感器。当弹性轴旋转时，两组传感器的波形产生相位差，从而计算出扭矩。 它的特点主要是实现了转矩信号的非接触传递，检测的信号是数字信号，转速较高。但是这种扭矩传感器体积较大，低转速时的性能不理想，因此应用已不是很广泛。
汽车扭矩传感器简介
汽车扭矩传感器简介 扭矩传感器的使用范围很广，但是终归测量的数据是两个方面。扭矩传感器可以用来测量扭矩传感器力，这个包括动态的和静态的两种类型的传感器。扭矩传感器其次还可以用来测量转速。扭矩传感器将扭力的物理变化转换成精确的电信号，主要应用在动力方面，它具有使用寿命长精度高可靠性性强等特点。 扭矩传感器在我们平时生活中是不常见的，但是它的应用是非常的重要。目前扭矩传感器扭矩测试比较成熟的检测手段为应变电测技术。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，这也就是基本的扭矩传感器模式。扭矩传感器一项很重要的应用在汽车上。汽车上的扭矩传感器通过检查扭转杆的扭转变形，并将其转换为电子信号传递给蓄电池下方的电动助力转向系统。传感器由分相器单元1 和2及扭转杆组成，传感器1位于转向主轴，传感器2位于小齿轮轴，其扭转杆转动后使2个分相器单元产生一个相对角度，并转换电压信号传递给电动助力转向系统，电动助力转向系统根据这两个单元的相对位置决定对EPS转向机电机提供相应的工作电压，当然这个上面也使用到了角度传感器。电动助力转向系统仅在需要转向时才启动电机产生助力,能减少发动机燃油消耗;能在各种行驶工况 下提供最佳助力，减小由路面不平所引起电动机的输出转矩通过传动装置的作用而助力向系的扰动，改善汽车的转向特性,提高汽车的主动安全性;没有液压回路,调整和检测更容易,装配自动化程度更高,且可通过设置不同的程序，快速与不同车型匹配,缩短生产和开发周期;不存在漏油问题,减小对环境的污染。 电动助力转向系统主要是通过扭矩传感器的配合，通过扭矩传感器探测司机在转向操作时方向盘产生的扭矩或转角的大小和方向，并将所需信息转化成数字信号输入控制单元,再由控制单元对这些信号进行运算后得到一个与行驶工况相适应 的力矩,最后发出指令驱动电动机工作，电动机的输出转矩通过传动装置的作用 而助力。不难看出扭矩传感器是相当的重要。汽车上扭矩传感器的损坏会直接导致汽车在行驶过程中失去转向助力功能，使得转向失灵变得僵硬。这样扭矩传感器在汽车安全问题上是很重要的，扭矩传感器的好坏会直接决定驾车的安全系数。
定扭矩工具选型
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；
法兰式扭矩传感器ZJ-A型
法兰式扭矩传感器ZJ-A型
产品特点: 1.信号输出可任意选择波形一方波或脉冲波。 2.检测精度高、稳定性好、抗干扰性强。 3.不需反复调零即可连续测量正反扭矩。 4.即可测量静止扭矩，也可测量动态扭矩。 5.体积小、重量轻、易于安装。传感器可脱离二次仪表独立使用，只要按插座针号提供 ±15VDC(200mA)的电源，即可输出阻抗与扭矩成正比的等方波或脉冲波频率信号。 6.测量范围：0-500000Nm标准可选，特殊量程定制。 应用范围： 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、扭力扳手的扭矩及功率的检测； 3.铁路机车、汽车、拖拉机、飞机、船泊、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； 基本原理： 转矩的测量：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。 工作过程： 将专用的扭矩应变片用应变胶粘帖在被测弹性轴上并组成应变桥，向应变桥提供电源即可 测得该弹性轴受扭的电信号。将扭矩传感器应变信号放大后，经过压/频转换，变成与扭应 变成正比的频率信号。本系统的能源输入及信号输出是由两组带间隙的特殊环形变压器承 担的，因此实现了无接触的能源及信号传递功能。 向传感器提供±15VDC电源，激磁电路中的晶体振荡器产生400Hz的方波，经过功率放大 器即产生交流激磁功率电源，通过能源环形变压器T1从静止的初级线圈传递至旋转的次 级线圈，得到的交流电源通过轴上的整流滤波电路得到±5V的直流电源，该电源做运算放 大器的工作电源；由基准电源与双运放组成的高精度稳压电源产生±4.5V的精密直流电源，该电源及作为电桥电源，有座位放大器即V/F转换器的工作电源。 当弹性轴受扭时应变桥检测得到的mV级的应变信号通过仪表放大器放大成1.5v±1v的强 信号，再通过V/F转换器变换成频率信号，通过信号环形变压器T2从旋转的初级线圈传
动态扭矩传感器
本产品是通用型数字扭矩传感器，通过弹性或刚性联轴器将传感器安装在动力设备与负载设备之间。转速测量采用光电码盘设计。主要用于航天、航空、汽车、建筑、化工、机械行业等领域： 1、风机、水泵、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、齿轮箱、扭力板手的扭矩及功率的检测； 3、大型机车、飞机、船舶、矿山机械中的扭矩及功率的检测； 4、可用于制造面粉粘度计； 技术特点是： 1.可以测量静态旋转扭矩及动态过程的旋转扭矩。 2. 测量正向，反向扭矩时不需要调零，输出信号为频率信号。 3. 结合电子技术实现非接触电源供电输入与扭矩信号输出。
4. 扭矩的测量与旋转速度，方向无关。 5. 数字化处理信号输出，抗干扰能力强，性能稳定可靠，使用寿命长。 6. 扭矩的频率输出的范围：(正反向)。 7. 输入电源极性，幅值保护，输出信号保护。 8. 体积小，重量轻，安装方便。 9. 可测量正反向扭矩，转速及功率。 安装注意事项是： 1.使用两组联轴器，将传感器安装在动力设备与负载之间。一端用法兰盘或连接套与被测设备相连，另一端固定或施力 2.分别调整动力设备、负载、传感器的中心高度和同轴度，要求小于0.05mm，然后将其固定，并紧固可靠，不允许有松动，使用小量程或高转速传感器时，更要严格保证连接的中心高和同轴度。否则可能造成测量误差及传感器的损坏。 3.连接时可选用刚性或弹性联轴器，在震动较大或同轴度无法保证安装要求时（大于0.05mm，小于0.2mm），建议选用弹性联轴器（会影响测量精度），
安装同轴度超过0.2mm时，严禁使用。 使用中如有疑问请及时与郑州沐宸自动化科技有限公司联系，保修期之内不得自行拆卸，如果传感器不能满足您的要求，传感器本体及外壳没有任何损伤的前提下可以进行更换处理。
扭矩传感器的测量方法
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/ef1953031.html,/
MH-803动态扭矩传感器
MH-803动态扭矩传感器 二、基本原理： 扭矩的测量：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。如图1所示： 三、产品特点：
2.将联轴器分别装入各自轴上。 3.调节扭矩传感器与基准面的距离，使它的轴线与原动机和负载的轴线的同轴度小于Φ 0.03mm，固定扭矩传感器在基准面上。 4.紧固联轴器，安装完成。 七、信号输出与信号采集： 1、扭矩信号输出基本形式： ?方波信号、脉冲信号。 ?可根据用户需要制成电压模拟信号输出或电流模拟信号输出（单向、静止扭矩测量）。 2、扭矩信号处理形式： ?扭矩传感器输出的频率信号送到频率计或数字表，直接读取与扭矩成正比的频率信号或电压、电流信号。 ?扭矩传感器的扭矩与频率信号送给单片机二次仪表，直接显示实时扭矩值、转速及输出功率值及 RS232通讯信号。 ?直接将扭矩与转速的频率信号送给计算机或 PLD进行处理。 八、维护与保养： 1.每隔一年应给扭矩传感器两端轴承加润滑脂。加润滑脂时，仅将两端轴承盖打开，将润滑脂加入轴承，然后装上两端盖。 2.应储存在干燥、无腐蚀、室温为 -20℃——70℃的环境里。 九、注意事项： 1.安装时，不能带电操作，切莫直接敲打、碰撞扭矩传感器。 2.联轴器的紧固螺栓应拧紧 ,联轴器的外面应加防护罩，避免人身伤害。 3.信号线输出不得对地 ,对电源短路,输出电流不大于10mA?屏蔽电缆线的屏蔽层必须与 +15V 电源的公共端（电源地）连接。 十、安装使用： 1、使用环境：扭矩传感器应安装在环境温度为0℃～ 60℃，相对湿度小于90%，无易燃、易爆品的环境里。不宜安装在强电磁干扰的环境中。 2、安装方式： (1) 水平安装:如图11所示:
扭矩传感器样本
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
T-sensor无线扭矩传感器用于飞行测试转动轴监测
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！
扭矩传感器原理与应用
扭矩传感器原理与应用 一．特点 1. 既可以测量静止扭矩，也可以测量旋转转矩; 2.既可以测量静态扭矩，也可以测量动态扭矩； 3. 检测精度高，稳定性好；抗干扰性强; 4. 体积小，重量轻，多种安装结构，易于安装使用； 5. 不需反复调零即可连续测量正反转扭矩; 6.没有导电环等磨损件，可以高转速长时间运行； 7．传感器输出高电平频率信号可直接送计算机处理； 8．测量弹性体强度大可承受100%的过载。 二测量原理 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,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。本系统的能源输入及信号输出是由两组带间隙的特殊环型变压器承担的,因此实现了无接触的能源及信号传递功能。(虚线内为旋转部分) 三传感器原理结构（０１图） 在一段特制的弹性轴上粘贴上专用的测扭应片并组成变桥，即为基础扭矩传感器；在轴上固定着：(1)能源环形变压器的次级线圈，(2)信号环形变压器初级线圈，(3)轴上印刷电路板，电路板上包含整流稳定电源、仪表放大电路、V/F变换电路及信号输出电路。在传感器的外壳上固定着： 图五数字式扭矩传感器测量原理图 （1)激磁电路，(2)能源环形变压器的初级线圈(输入)，(3) 信号环形变压器次级线圈(输出)，(4)信号处理电路 四工作过程 向传感器提供±15V电源，激磁电路中的晶体振荡器产生４００Hz的方波，经过TDA2030功率放大器即产生交流激磁功率电源，通过能源环形变压器T1从静止的初级线圈传递至旋转的次级线圈，得到的交流电源通过轴上的整流滤波电路得到±５V的直流电源，该电源做运算放大器AD822的工作电源；由基准电源AD589与双运放AD822组成的高精度稳压电源产生±4.5V的精密直流电源，该电源既作为电桥电源，又作为放大器及V/F转换器的工作电源。当弹性轴受扭时，应变桥检测得到的mV级的应变信号通过仪表放大器AD620放大成1.５v±1v的强信号，再通过V/F转换器LM131变换成频率信号，通过信号环形变压器T2从旋转的初级线圈传递至静止次级线圈，再经过传感器外壳上的信号处理电路滤波、整形即可得到与弹性轴承受的扭矩成正比的频率信号，该信号为TTL电平,既可提供给专用二次仪表或频率计显示也可直接送计算机处理。由于该旋转变压器动- -静环之间只有零点几毫米的间隙，加之传感器轴上部分都密封在金属外壳之内，形成有效的屏蔽，因此具有很强的抗干扰能力。 本传感器输出的频率信号在零点时为10kHz.正向旋转满量程时为15KHz.反向旋转满量程时为5KHz。即满量程变量为5000个数/每秒。转速测量采用光电齿轮或者磁电齿轮的测量方法，轴每旋转一周可产生60个脉冲，高速或中速采样时可以用测频的方法，低速采样时可以用测周期的方法。本传感器精度可达±0.2%～±0.5%（F·S）。由于传感器输出为频率信号，所以无需AD转换即可直接送至计算机进行数据处理。 五应用范围 1. 检测发电机，电动机，内燃机等旋转动力设备输出扭矩及功率。
扭矩传感器设计说明书
扭矩测量仪设计说明书
目录 一、设计背景 (3) 二、设计题目与设计要求 (3) 三、扭矩测量及应变片的原理 (3) 1、扭矩测量的原理 (4) 2、应变片的原理 (4) 四、总体方案确定 (5) 五、具体方案设计 (5) 1、扭矩传感器的设计 (6) 2、信号的中间变换与传输 (7) 3、试验数据采集系统设计 (10) 六、测量误差分析及数据处理 (11) 七、参考文献 (12) 八、附件 1、CAD图 2、感想
一、设计背景 不久前，市场研究机构Darnell Group在一份报告中指出，2010年扭矩测量仪价格预计将与现有模拟产品持平。扭矩测量仪的平均价格已经从几年前的6美元降到了目前的3美元以下，预计2010年将跌破2美元。Darnell表示，随着数字与模拟控制器解决方案价格趋同，更多、更符合具体应用的第二代扭矩测量仪推出，软件开发环境持续改善，以及市场更加了解扭矩测量技术等因素的推动，扭矩测量产品生命周期的“引入”阶段接近结束，扭矩测量仪市场将迎来加速增长。 现在，中国已成为全球最大的数字式控制产品应用市场。汽车电子和工业电子成为维持中国数字是控制器市场增长的关键推动因素。此外，监控、马达控制和测量仪器市场的增长也对中国市场有较大贡献，特别是安全系统、马达控制、电力机车、安全与控制以及车载娱乐系统将成为扭矩测量仪的新驱动力。 扭矩传感器，分为动态和静态两大类，其中动态扭矩传感器又可叫做转矩传感器、转矩转速传感器、非接触扭矩传感器、旋转扭矩传感器等。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。 二、设计题目与设计要求 1、设计题目：设计一款扭矩仪及扭矩传感器。 2、设计要求： 1）精度高，频响快，可靠性好，寿命长； 2）体积小、质量轻，便于安装使用； 4）没有导电环等磨损件，可以高速长时间运行； 3、使用条件： 由于扭矩测量仪一般用在机器之间的传动轴上，振动大，灰尘、油雾、水污比较多，故要求传感器封闭，只留下两个轴端在外面，工作温度在0~60度。 三、扭矩测量及应变片的原理 1、扭矩测量的基本原理 根据第九章相关内容。（P145~146） 扭矩测量的基本原理如下： 电阻应变式转矩仪是根据应变原理来测量扭矩的。处于动力机械和负荷之间
JN338智能数字式转矩转速传感器及其应用
JN338 智能数字式转矩转速传感器及其应用 摘要介绍了 338 智能数字式转矩转速传感器的特性参数和工作原理, 该传感器使用两组旋转变压器实现了电源及信号的非接触传递，同时其信 号输出为频率量。 文中给出了基于 338 的智能转矩转速测量仪的硬件电路结构框图，同 时指出了 338 的应用注意事项。 关键词 338；数字式；转矩转速传感器１ 概述转矩传感器在电动机、 发动机、 发电机、 风机、 搅拌机、 卷扬机、 钻探机械等众多的旋转动力测试系统中及数控机械加工中心、自动机床等 机电一体化设备中已获得广泛的应用。 传统的转矩传感器通常采用电阻应变桥来检测转矩信号，并采用导电 滑环来耦合电源输入及应变信号输出，由于导电滑环属于磨擦接触，因此 不可避免地存在着磨损和发热，这样不但限制了旋转轴的转速及导电滑环 的使用寿命，同时由于接触不可靠，也不可避免地会引起测量信号的波动 及误差的增加。 因此，如何在旋转轴上进行能源及信号的可靠耦合已成为转矩传感器 最棘手的问题，而ＪＮ３３８数字式转矩转速传感器则巧妙地解决了这个 问题。 范文先生网收集整理ＪＮ３３８是北京三晶创业集团公司的产品，该
传感器采用两组特殊环形旋转变压器来实现能源的输入及转矩信号的输 出，从而解决了旋转动力传递系统中能源及信号可靠地在旋转部分与静止 部分之间的传递问题。 该传感器还可同时实现旋转轴转速的测量，从而可方便地计算出轴输 出功率，因此，利用该传感器可实现转矩、转速及轴功率的多参数输出。 ２ 主要特性及参数２．１ＪＮ３３８的主要特性ＪＮ３３８的主要特性 如下●检测手段为应变电测技术；●测量精度高 信号检出、处理均用数字
技术；●抗干扰能力强，无需调零即可工作；●可靠性高、信噪比高，工作 寿命长； ●既可以测量静止扭矩， 也可测量旋转转矩； ●能够测量稳态扭矩， 也能测量过渡过程的动态转矩；●无需反复调零即可连续测量正反转矩；● 无集流环、电刷等磨损件，可高速超长运行； ●转矩信号的传递与是否旋 转、转速大小及旋转方向无关；●测量弹性体强度大，可承受１５０％过 载；●体积小，重量轻，安装方便，有套装式、卡装式、联轴式等多种安 装方式；●输出信号以频率形式给出，便于和计算机进行接口。 ２．２传感器的主要技术参数传感器的主要技术参数如表１所列，表 ２所列是该传感器产品的规格参数。 表 1338 传感器主要技术参数参数指标转矩准确度>05 过载能力 150 绝缘电阻≥200Ω 工作温度-20～60℃重复性≤05 滞后≤05 线性≤05 相对湿度 ≤90 表 2 传感器产品规格参考规格转矩测量范围最高转速 10010 ～ 100600020020 ～ 300500050050 ～ 70040001000100 ～ 150030002000200～300025005000500～50002000２． ３插座引脚及功能Ｊ
扭矩传感器
扭矩传感器 1.概述 扭矩又叫转矩，是反映转动设备输出力的大小的重要参数。扭矩在物理学中用下面的公式计算。 其中：P表示转动设备的输出功率，单位千瓦（k W）；M表示转动设备的输出扭矩，单位牛米（N·m）；N表示转动设备的转速，单位转/分钟（r/min）。从公式可以看出，扭矩是一个与功率和转速相关的物理量，它反映了转动设备输出功率和转速的比值关系。如果知道了转动设备的输出功率和转动速度，就可以利用公式计算出转动设备的扭矩。但实际生产中，功率的测量是不容易的，而扭矩可以利用较简单的装置把扭矩转化为力和磁的测量，对于力和磁这两个物理量的检测，我们有许多成熟工具，这样扭矩的测量就变得相对简单了。 2.常见的扭矩传感器分类 常见的扭矩传感器包括电阻应变式、磁电相位差式、光电式、磁弹性式、振 3.几种常见的扭矩传感器原理 （1）电磁齿栅式转矩传感器
电磁齿（栅）式转矩传感器的基本原理是通过磁电转换，把被测转矩转换成具有相位差的两路电信号，而这两路电信号的相位差的变化量与被测转矩的大小成正比。经定标并显示，即可得到转矩值。齿（栅）式传感器的工作原理如图1所示。 图 1电磁式转矩传感器原理图 电磁式转矩传感器在弹性轴两端安装有两只齿轮，在齿轮上方分别有两条磁钢，磁钢上各绕有一组信号线圈。当弹性轴转动时，由于磁钢与齿轮间气隙磁导的变化，信号线圈中分别感应出两个电势。再外加转矩为零时，这两个电势有一个恒定的初始相位差，这个初始相位差只与两只齿轮在轴上安装的相对位置有关。在外加转矩时，弹性轴产生扭转变形，在弹性变形范围内，其扭角与外加转矩成正比。在扭角变化的同时，两个电势的相位差发生相应的变化，这一相位差变化的绝对值与外加转矩的大小成正比。由于这一个电势的频率与转速及齿数的乘积成正比，因为齿数为固定值，所以这个电势的频率与转速成正比。在时间域内，感应信号S1，S2是准正弦信号，每一交变周期的时间历程随转速而变化，测出他们之间的相差Φ即可得到扭矩值。由材料力学可知： Φ 式中Φ——弹性轴的扭转角； ——转矩； ——弹性轴材料的剪切弹性模量； ——弹性轴直径； ——弹性轴工作长度。 其中，、、都是常数，令 则有 Φ 因此，扭矩的测量就转换成相位差的测量。而S1、S2是准正弦信号，其相位的测量需要用高频脉冲插补法，即用一组高频脉冲来内插进被测信号，然后对高频脉冲计数。
扭矩传感器在工作中的应用!
扭矩传感器在工作中的应用！ 扭矩--- 发动机扭矩的概括： 扭矩是使物体发生转动的力。发动机的扭矩就是指发动机从曲轴端输出的力矩。在功率固定的条件下它与发动机转速成反比关系，转速越快扭矩越小，反之越大，它反映了汽车在一定范围内的负载能力。在某些场合能真正反映出汽车的“本色”，例如启动时或在山区行驶时，扭矩越高汽车运行的反应便越好。以同类型发动机轿车做比较，扭矩输出愈大承载量愈大，加速性能愈好，爬坡力愈强，换挡次数愈少，对汽车的磨损也会相对减少。尤其在轿车零速启动时，更显示出扭矩高者提升速度快的优越性。 表示方法 发动机的扭矩的表示方法是牛米(N.m)。同功率一样，一般在说明发动机最大输出扭矩的同时也标出每分钟转速(r/min)。最大扭矩一般出现在发动机的中、低转速的范围，随着转速的提高，扭矩反而会下降。 扭矩传感器在工作过程中需注意哪些？ 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,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。本系统的能源输入及信号输出是由两组带间隙的特殊环型变压器承担的。因此实现了无接触的能源及信号传递功能。 向传感器提供±15V电源，激磁电路中的晶体振荡器产生
400Hz的方波，经过TDA2030功率放大器即产生交流激磁功率电源，通过能源环形变压器T1从静止的初级线圈传递至旋转的次级线圈，得到的交流电源通过轴上的整流滤波电路得到±5 V的直流电源，该电源做运算放大器AD822的工作电源；由基准电源AD589与双运放AD822组成的高精度稳压电源产生±4.5V的精密直流电源，该电源既作为电桥电源，又作为放大器及V/F转换器的工作电源。当弹性轴受扭时，应变桥检测得到的mV级的应变信号通过仪表放大器AD620放大成1.5v ±1v的强信号，再通过V/F转换器LM131变换成频率信号，通过信号环形变压器T2从旋转的初级线圈传递至静止次级线圈，再经过传感器外壳上的信号处理电路滤波、整形即可得到与弹性轴承受的扭矩成正比的频率信号，该信号为TTL电平,既可提供给专用二次仪表或频率计显示也可直接送计算机处理。由于该旋转变压器动--静环之间只有零点几毫米的间隙，加之传感器轴上部分都密封在金属外壳之内，形成有效的屏蔽，因此具有很强的抗干扰能力。 传感器输出的频率信号在零点时为10kHz.正向旋转满量程时为15KHz.反向旋转满量程时为5KHz。即满量程变量为5000个数/每秒。转速测量采用光电齿轮或者磁电齿轮的测量方法，轴每旋转一周可产生60个脉冲，高速或中速采样时可以用测频的方法，低速采样时可以用测周期的方法。本传感器精度可达±0.2%～±0.5%（F ·S）。由于传感器输出为频率信号，所以无需AD转换即可直接送至计算机进行数据处理。 本文来自：https://www.wendangku.net/doc/ef1953031.html,
扭矩传感器原理
扭矩传感器原理 作者：https://www.wendangku.net/doc/ef1953031.html, 发布日期：2007-11-13 21:02:31 1 综述电动助力转向系统EPS(electric power steering)是一种直接依靠电机提供辅助扭矩的动力转向系统,与传统的液压助力转向系统HPS(hydraulic power steering)相比,EPS系统具有很多优点：仅在需要转向时才启动电机产生助力,能减少发动机燃油消耗；能在各种行驶工况下提供最佳助力，减小由路面不平所引起电动机的输出转矩通过传动装置的作用而助力向系的扰动，改善汽车的转向特性,提高汽车的主动安全性；没有液压回路,调整和检测更容易,装配自动化程度更高,且可通过设置不同的程序，快速与不同车型匹配,缩短生产和开发周期；不存在漏油问题,减小对环境的污染。EPS系统是未来动力转向系统的一个发展趋势。图1 EPS结构图如图1所示，EPS主要由扭矩传感器、车速传感器、电动机、减速机构和电子控制单元(ECU)等组成。通过传感器探测司机在转向操作时方向盘产生的扭矩或转角的大小和方向，扭矩传感器咨询电话：零幺零-捌零玖叁零零陆捌-010-********并将所需信息转化成数字信号输入控制单元,再由控制单元对这些信号进行运算后得到一个与行驶工况相适应的力矩,最后发出指令驱动电动机工作，电动机的输出转矩通过传动装置的作用而助力。因此扭矩传感器是EPS系统中最重要的器件之一。扭矩传感器的种类有很多，主要有电位计式扭矩传感器、金属电阻应变片的扭矩传感器、非接触式扭矩传感器等，随技术的进步将会有精度更高、成本更低的传感器出现。 2 电位计式扭矩传感器电位计式扭矩传感器主要可以分为旋臂式、双级行星齿轮式、扭杆式。其中扭杆式测量结构简单、可靠性能相对比较高，在早期应用比较多。 2.1 EPS中扭杆式扭矩传感器的结构、原理扭杆式扭矩传感器主要由扭杆弹簧、转角-位移变换器、电位计组成。扭杆弹簧主要作用是检测司机作用在方向盘上的扭矩，并将其转化成相应的转角值。转角-位移变换器是一对螺旋机构，将扭杆弹簧两端的相对转角转化为滑动套的轴向位移，由刚球、螺旋槽和滑块组成。滑块相对于输入轴可以在螺旋方向上移动，同时滑块通过一个销安装到输出轴上，可以相对于输出轴在垂直方向上移动。因此，当输入轴相对于输出轴转动时，滑块按照输入轴的旋转方向和相对于输出轴的旋转量，垂直移动。当转动方向盘的时候，钮矩被传递到扭力杆，输入轴相对于输出轴方向出现偏差。该偏差是滑块出现移动，这些轴方向的移动转化为电位计的杠杆旋转角度，滑动触点在电阻线上的移动使电位计的电阻值随之变化，电阻的变化通过电位计转化为电压。这样扭矩信号就转化为了电压信号。 2.２扭杆式扭矩传感器的设计扭杆是整个扭杆扭矩传感器的重要部件，因而扭杆式扭矩传感器的设计关键是扭杆的设计。扭杆通过细齿形渐开线花键和方向盘轴连接，另外的一端通过径向销（直径D）与转向输出轴连接，基本结构如图2所示。图2 圆柱截面扭杆结构图扭杆细齿形渐开线花键端部结构外直径 d0=(1.15~1.25)d ,长度 L=（0.5~0.7）d，为了避免过大的应力集中，采用过度圆角时，半径 R=（3~5）d，扭杆的有效长度为l，d为扭杆有效长度的直径。扭杆的扭转刚度k是扭杆的一个重要的物理量，可以参照下面的公式计算。当其受到扭矩Ｔ的时候，其扭转的切应力τ和变形角υ分别为：其扭转刚度为：其中d-扭杆直径，有效长度，Ip惯性矩，Zi抗扭截面系数如图3为某扭矩传感器扭杆的试验曲线，曲线的斜率即为扭转刚度k。扭杆式扭矩传感器在早期的EPS中应用比较多，但由于是接触式的，工作时产生的摩擦使其易磨损，影响其精度，将会被逐步淘汰。 ３金属电阻应变片的扭矩传感器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。传感器就完成如下的信息转换：传感器由弹性轴、测量电桥、仪器用放大器、接口电路组成。弹性轴是敏感元件，在45度和135度的方向上产生最大压应力和拉应力，这个时候承受的主应力和剪应力相等，其计算公式为：式中τ—主应力，此时与σ相等Ｗp—轴截面极矩测量电桥可以采用半导体电阻应变片，并将它们接成差动全桥,其输出电压正比于扭转轴所受的扭矩。应变片的电阻 R1=R2=R3=R4＝R0,可以得到下面的式子：式中，Ｅ－轴材料的弹性模量 u－电桥的供电电压 S－电阻应变片的灵敏度系数放大电路采用仪器用放大电路，它由专用仪器用放大电路构成，也有三只单运放电路组合而成，放大倍数为K，放大后的电压Ｖ为：为了使一起具有高精度，必须使灵敏度系数为常数。在金属电阻应变片的扭矩传感器中，需要解决的技术关键是： (1)、弹性轴的工作区域不应该大于弹性区域的1/3，且取初始段。为了将迟滞误差减低到最底，按照超载能力指数选取最大的轴径。 (2)、采用LM型硅扩散力敏全桥应变片，较好的敏感性，很小的非线形度 (3)、采用高精度的稳压电源。