扭矩传感器常见技术问题

一、什么是扭矩？

      扭矩是衡量导致物体旋转所产生的力度，此力度是两个问题的组合：一是用于使对象在轴上转动的力的大小，二是物体轴与施加力的点之间的距离。

扭矩是这两个测量值的乘积：力和长度即千克、米或厘米，用牛顿·米N.m或牛顿·厘米N.cm表示。当扭矩非常小时，以用千克-厘米-牛顿·厘米N.cm表示，因为扭矩依赖于两个相互关联的测量-力和长度-当一个测量增加或减少时存在比例关系。例如，如果将旋转轴与施加不变力的点之间的距离加倍，则扭矩也加倍。如果距离减半，则扭矩也减半。

      扭矩有时被称为力矩，并且物体的旋转轴与施加垂直力以旋转物体的点之间的距离被称为力矩臂。因此，需要100千克米的扭矩的应用也应选用100N.m的力矩。

二、扭矩可分为两种：

1.反作用力矩也可以称之为静态扭矩，那什么是反作用力呢？

 反作用力矩是转动不能绕轴自由旋转的物体所需的力。

例如，使用螺丝刀将螺钉拧入非常坚硬的木材或金属中需要反作用扭矩以在遇到任何阻力时转动钻头。

2.旋转扭矩也可称之为动态扭矩，那什么是旋转扭矩呢？

旋转扭矩是使自由旋转和连续旋转所需的力。例如，传动轴或传动轴需要旋转扭矩连续旋转（360º）。旋转扭矩的一些其他示例包括工业电动机驱动器和齿轮减速器。旋转扭矩与反作用扭矩不同。

三、如何测量旋转扭矩？

旋转扭矩是使得可以自由旋转的东西连续（360º）所需的力。旋转扭矩可以通过旋转扭矩传感器测量。旋转扭矩传感器或换能器通过将扭矩转换成电信号来测量旋转扭矩。为您的应用选择扭矩传感器取决于许多因素，例如长期可靠性，物理限制，便携性和预算。

测量旋转扭矩的一种方法是对轴进行应变测量。在该过程中，一个或多个应变仪直接粘合到旋转的轴上。当轴由于施加的扭矩而变形时，粘合的箔应变计中的电阻也会变形。惠斯通电桥将电阻变化转换为校准输出信号。

直接扭矩传感器测量通常优于远程或间接计算扭矩的方法。测量旋转扭矩的另一种方法是将换能器安装在机器机组中作为在线预测量传感器。

无线扭矩传感器由与标准工业法兰在线连接的旋转扭矩变压器组成。旋转扭矩变换器通过无线传输耦合到组件的静止部分。固定环形天线将功率引入旋转扭矩单元上的嵌入式天线。感应电源将激励电压提供给应变仪，并为安装在扭矩传感器中的无线电发射器供电。然后，无线电发射器调制应变信号以便传输到固定天线。

另一种测量旋转扭矩的方法是使用夹紧式套环。夹紧式扭矩传感器是预先校准的弯曲梁，安装在夹紧在轴上的两个轴环之间。适当间隔的刀刃提供准确，可靠的轴扭矩测量，而不会损坏或修改轴。夹紧式扭矩传感器可处理3至32英寸的轴直径。

四、旋转扭矩传感器如何工作？

有两种类型的旋转扭矩传感器。一些旋转扭矩传感器，例如无线模型，是非接触式的。

基于无线电遥测的无线旋转扭矩传感器可靠且易于安装。无线旋转扭矩传感器比接触扭矩传感器更昂贵，因为无线旋转扭矩传感器是非接触式的，这意味着它们不需要支撑轴承或机械接触部件。

固定天线在旋转轴上的环形天线中感应功率。来自旋转轴天线的功率被调节并激励应变仪。然后，安装在轴上的无线电发射器将测量信号发送回固定天线。遥测天线需要稍微灵活，以便于机械安装。接收器还应调整天线的峰值耦合，以获得最大感应功率和接收信号强度。无线电天线间隙通常小于3/4英寸。

其他旋转扭矩传感器正在接触。滑环通常用在接触式扭矩传感器中，以向安装在旋转轴上的应变仪施加功率并从中获取信号。但是，滑环容易磨损。在许多工业应用中，保持无油滑环并不总是容易的。滑环刷以及这些扭矩传感器内部的支撑轴承最终会磨损。

当换能器与旋转轴成直线安装时，在线旋转扭矩变压器是测量扭矩的理想选择。它们包括具有校准输出的应变仪扭矩单元，并通过旋转变压器感应地耦合到组件上的固定绕组。旋转变压器连接应变仪，用于功率和信号返回。

除了初级或次级线圈旋转之外，旋转变压器的工作原理与任何传统变压器相同。旋转变压器简单，易于使用，通常应用于较小的机器列车。旋转变压器具有一定的噪声敏感性，需要轴承支撑，因此需要进行维护。安装直列式换能器的动作也会改变系统动态，并且可能意味着扭矩值本身可能会改变