扭矩傳感器的分類應(yīng)用及原理

扭矩傳感器分為動(dòng)態(tài)傳感器和靜態(tài)傳感器，其中動(dòng)態(tài)扭矩傳感器又稱扭矩傳感器、扭矩轉(zhuǎn)速傳感器、非接觸式扭矩傳感器、旋轉(zhuǎn)式扭矩傳感器等。

非接觸式扭矩傳感器的輸入軸和輸出軸由扭桿連接，輸入軸上有花鍵，輸出軸上有鍵槽。當(dāng)扭矩扭轉(zhuǎn)方向盤的旋轉(zhuǎn)扭矩時(shí)，輸入軸上的花鍵和輸出軸上的鍵槽之間的相對(duì)位置發(fā)生變化。花鍵和鍵槽的相對(duì)位移變量等于扭桿的扭轉(zhuǎn)量，改變了花鍵上的磁感強(qiáng)度，改變了磁感強(qiáng)度，通過線圈轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)。由于非接觸式扭矩傳感器采用非接觸式工作方式，使用壽命長(zhǎng)，可靠性高，不易磨損，延遲更小，受軸的偏移和廣泛軸的偏移。

應(yīng)變式、磁電式、光纖式和光電式傳感器是非接觸式扭矩傳感器中常用的一種。

應(yīng)變式非接觸式傳感器采用無線傳輸技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和無線傳輸技術(shù)的發(fā)展，接觸式應(yīng)變片傳感器輸出信號(hào)中使用的導(dǎo)電滑環(huán)和刷臂可以被無線傳輸模塊取代，從而克服了導(dǎo)電滑環(huán)和刷臂之間的磨損，提高了測(cè)量精度。

磁電扭矩傳感器利用磁電轉(zhuǎn)換的原理，分析兩個(gè)輸出電動(dòng)勢(shì)信號(hào)的相位差，從而達(dá)到測(cè)量扭矩的目的。主要分為閉磁路傳感器和開磁路傳感器。

光纖扭矩傳感器主要利用光反射原理和相位差原理，讀取軸上相應(yīng)兩個(gè)位置反射的光信號(hào)，計(jì)算相位差，從而計(jì)算出相應(yīng)的扭矩值。但光纖傳感器容易受到環(huán)境的影響，安裝調(diào)試相對(duì)困難。

光電扭矩傳感器的核心部件是光電感應(yīng)元件。當(dāng)傳動(dòng)軸上加載扭矩時(shí)，光源發(fā)出的光的強(qiáng)度會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，從而改變光電元件的輸出電流。扭矩值可以通過測(cè)量變化值來計(jì)算。

應(yīng)變電測(cè)技術(shù)用于測(cè)量應(yīng)變片傳感器的扭矩。將應(yīng)變計(jì)粘貼在彈性軸上形成測(cè)量橋。當(dāng)彈性軸受到扭矩微小變形時(shí)，橋的電阻值發(fā)生變化，應(yīng)變橋的電阻變化為電信號(hào)的變化，從而實(shí)現(xiàn)扭矩測(cè)量。傳感器完成以下信息轉(zhuǎn)換；傳感器由彈性軸、測(cè)量橋、放大器和接口電路組成。

高性能無線扭矩傳感器將傳感器與無線通信技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無線傳輸。扭矩電信號(hào)由單片機(jī)控制的信號(hào)處理電路放大，A/D轉(zhuǎn)換后，編碼器將收集到的數(shù)字編碼傳輸?shù)桨l(fā)射模塊發(fā)送。接收到數(shù)據(jù)后，解碼器將翻譯的數(shù)據(jù)傳輸給單片機(jī)，由LED顯示的扭矩?cái)?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(hào)處理部分、單片機(jī)和無線發(fā)射電路組成。扭矩傳感器將電阻應(yīng)變器產(chǎn)生的應(yīng)變電信號(hào)傳輸?shù)叫盘?hào)處理部分。