扭矩傳感器常見技術問題

一、什么是扭矩？

      扭矩是衡量導致物體旋轉所產生的力度，此力度是兩個問題的組合：一是用于使對象在軸上轉動的力的大小，二是物體軸與施加力的點之間的距離。

扭矩是這兩個測量值的乘積：力和長度即千克、米或厘米，用牛頓·米N.m或牛頓·厘米N.cm表示。當扭矩非常小時，以用千克-厘米-牛頓·厘米N.cm表示，因為扭矩依賴于兩個相互關聯的測量-力和長度-當一個測量增加或減少時存在比例關系。例如，如果將旋轉軸與施加不變力的點之間的距離加倍，則扭矩也加倍。如果距離減半，則扭矩也減半。

      扭矩有時被稱為力矩，并且物體的旋轉軸與施加垂直力以旋轉物體的點之間的距離被稱為力矩臂。因此，需要100千克米的扭矩的應用也應選用100N.m的力矩。

二、扭矩可分為兩種：

1.反作用力矩也可以稱之為靜態扭矩，那什么是反作用力呢？

 反作用力矩是轉動不能繞軸自由旋轉的物體所需的力。

例如，使用螺絲刀將螺釘擰入非常堅硬的木材或金屬中需要反作用扭矩以在遇到任何阻力時轉動鉆頭。

2.旋轉扭矩也可稱之為動態扭矩，那什么是旋轉扭矩呢？

旋轉扭矩是使自由旋轉和連續旋轉所需的力。例如，傳動軸或傳動軸需要旋轉扭矩連續旋轉（360o）。旋轉扭矩的一些其他示例包括工業電動機驅動器和齒輪減速器。旋轉扭矩與反作用扭矩不同。

三、如何測量旋轉扭矩？

旋轉扭矩是使得可以自由旋轉的東西連續（360o）所需的力。旋轉扭矩可以通過旋轉扭矩傳感器測量。旋轉扭矩傳感器或換能器通過將扭矩轉換成電信號來測量旋轉扭矩。為您的應用選擇扭矩傳感器取決于許多因素，例如長期可靠性，物理限制，便攜性和預算。

測量旋轉扭矩的一種方法是對軸進行應變測量。在該過程中，一個或多個應變儀直接粘合到旋轉的軸上。當軸由于施加的扭矩而變形時，粘合的箔應變計中的電阻也會變形。惠斯通電橋將電阻變化轉換為校準輸出信號。

直接扭矩傳感器測量通常優于遠程或間接計算扭矩的方法。測量旋轉扭矩的另一種方法是將換能器安裝在機器機組中作為在線預測量傳感器。

無線扭矩傳感器由與標準工業法蘭在線連接的旋轉扭矩變壓器組成。旋轉扭矩變換器通過無線傳輸耦合到組件的靜止部分。固定環形天線將功率引入旋轉扭矩單元上的嵌入式天線。感應電源將激勵電壓提供給應變儀，并為安裝在扭矩傳感器中的無線電發射器供電。然后，無線電發射器調制應變信號以便傳輸到固定天線。

另一種測量旋轉扭矩的方法是使用夾緊式套環。夾緊式扭矩傳感器是預先校準的彎曲梁，安裝在夾緊在軸上的兩個軸環之間。適當間隔的刀刃提供準確，可靠的軸扭矩測量，而不會損壞或修改軸。夾緊式扭矩傳感器可處理3至32英寸的軸直徑。

四、旋轉扭矩傳感器如何工作？

有兩種類型的旋轉扭矩傳感器。一些旋轉扭矩傳感器，例如無線模型，是非接觸式的。

基于無線電遙測的無線旋轉扭矩傳感器可靠且易于安裝。無線旋轉扭矩傳感器比接觸扭矩傳感器更昂貴，因為無線旋轉扭矩傳感器是非接觸式的，這意味著它們不需要支撐軸承或機械接觸部件。

固定天線在旋轉軸上的環形天線中感應功率。來自旋轉軸天線的功率被調節并激勵應變儀。然后，安裝在軸上的無線電發射器將測量信號發送回固定天線。遙測天線需要稍微靈活，以便于機械安裝。接收器還應調整天線的峰值耦合，以獲得最大感應功率和接收信號強度。無線電天線間隙通常小于3/4英寸。

其他旋轉扭矩傳感器正在接觸。滑環通常用在接觸式扭矩傳感器中，以向安裝在旋轉軸上的應變儀施加功率并從中獲取信號。但是，滑環容易磨損。在許多工業應用中，保持無油滑環并不總是容易的。滑環刷以及這些扭矩傳感器內部的支撐軸承最終會磨損。

當換能器與旋轉軸成直線安裝時，在線旋轉扭矩變壓器是測量扭矩的理想選擇。它們包括具有校準輸出的應變儀扭矩單元，并通過旋轉變壓器感應地耦合到組件上的固定繞組。旋轉變壓器連接應變儀，用于功率和信號返回。

除了初級或次級線圈旋轉之外，旋轉變壓器的工作原理與任何傳統變壓器相同。旋轉變壓器簡單，易于使用，通常應用于較小的機器列車。旋轉變壓器具有一定的噪聲敏感性，需要軸承支撐，因此需要進行維護。安裝直列式換能器的動作也會改變系統動態，并且可能意味著扭矩值本身可能會改變