扭矩傳感器的原理

扭矩傳感器的原理

扭矩傳感器自出現，在短短時間內已經應用于各個行業中，成為傳感器家族中不可或缺的一個品種。

一 特點

1.既可以測量靜止扭矩，也可以測量旋轉轉矩；

2.既可以測量靜態扭矩，也可以測量動態扭矩；

3.檢測精度高，穩定性好；抗干擾性強；

4.體積小，重量輕，多種安裝結構，易于安裝使用；

5.不需反復調零即可連續測量正反轉扭矩；

6.沒有導電環等磨損件，可以高轉速長時間運行；

7．傳感器輸出高電平頻率信號可直接送計算機處理；

8．測量彈性體強度大可承受100%的過載。

二 測量原理

將專用的測扭應變片用應變膠粘貼在被測彈性軸上并組成應變橋，向應變橋提供電源即可測得該彈性軸受扭的電信號。將該應變信號放大后，經過壓/頻轉換，變成與扭應變成正比的頻率信號。本系統的能源輸入及信號輸出是由兩組帶間隙的特殊環型變壓器承擔的，因此實現了無接觸的能源及信號傳遞功能。（虛線內為旋轉部分）

三 傳感器原理結構

在一段特制的彈性軸上粘貼上專用的測扭應片并組成變橋，即為基礎扭矩傳感器；在軸上固定著：

（1）能源環形變壓器的次級線圈，

（2）信號環形變壓器初級線圈，

（3）軸上印刷電路板，電路板上包含整流穩定電源、儀表放大電路、V/F變換電路及信號輸出電路。

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生４００Hz的方波，經過TDA2030功率放大器即產生交流激磁功率電源，通過能源環形變壓器T1從靜止的初級線圈傳遞至旋轉的次級線圈，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，該電源做運算放大器AD822的工作電源；由基準電源AD589與雙運放AD822組成的高精度穩壓電源產生±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轉換器的工作電源。當彈性軸受扭時，應變橋檢測得到的mV級的應變信號通過儀表放大器AD620放大成1.５v±1v的強信號，再通過V/F轉換器LM131變換成頻率信號，通過信號環形變壓器T2從旋轉的初級線圈傳遞至靜止次級線圈，再經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處理。由于該旋轉變壓器動--靜環之間只有零點幾毫米的間隙，加之傳感器軸上部分都密封在金屬外殼之內，形成有效的屏蔽，因此具有很強的抗干擾能力。

五 應用范圍

1.檢測發電機，電動機，內燃機等旋轉動力設備輸出扭矩及功率。

2.檢測減速機，風機，泵，攪拌機，卷揚機，螺旋槳，鉆探機械等設備的負載扭矩及輸入功率。

3.檢測各種機械加工中心，自動機床的工作過程中的扭矩。

4.各種旋轉動力設備系統所傳遞的扭矩及效率；

5.檢測扭矩的同時可以檢測轉速，軸向力。

6.可用于制造粘度計，電動（氣動，液力）扭力扳手。