雖然扭矩傳感器有多種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，但它們都有一些共同點(diǎn)。為了了解扭矩傳感器的工作原理，我們將從傳感器的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)開始解釋。
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雖然扭矩傳感器有多種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，但它們都有一些共同點(diǎn)。為了了解扭矩傳感器的工作原理，我們將從傳感器的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)開始解釋。
像許多其他類型的傳感器一樣， ???????扭矩傳感器采用 應(yīng)變技術(shù) 進(jìn)行測量。傳感器通常是一個(gè)金屬測量體，其上面安裝有應(yīng)變計(jì)（SG）。應(yīng)變計(jì)牢固地黏貼在測量體上。
如果外部載荷作用在傳感器上，測量體將產(chǎn)生變形，應(yīng)變計(jì)的電阻也隨之改變。這樣，通過電阻的變化可測量出載荷大小。這不僅適用于扭矩傳感器，也適用于稱重傳感器、力傳感器和其他類型的傳感器。然而，扭矩傳感器有一些特殊功能。
和 稱重傳感器 或 力傳感器 不同，扭矩傳感器的測量體在使用時(shí)不會(huì)受到拉向載荷，而是受到杠桿力矩或扭矩的影響，產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。因此，扭矩傳感器需要采用特殊的應(yīng)變計(jì)來測量這種類型的載荷，即扭矩。兩種典型的扭矩傳感器設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)是軸式和法蘭。
軸式扭矩傳感器由軸組成，測量軸也可能是空心的。應(yīng)變計(jì)安裝在軸上，有時(shí)安裝在中間的錐形部分上，具體取決于不同的型號(hào)，軸由殼體密封。軸或轉(zhuǎn)子是可以移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)，而外殼或定子固定。這兩部分通過低摩擦、零游隙軸承相互連接。傳感器一般通過軸兩端的轂式夾具安裝在結(jié)構(gòu)或試驗(yàn)臺(tái)上。這些有各種形狀和尺寸。
測量法蘭的結(jié)構(gòu)基本上與測量軸相似，但外觀完全不同。它們也由一個(gè)中空的軸組成，盡管這個(gè)軸非常短。法蘭位于軸的兩端。這樣可使傳感器能夠通過螺紋連接集成到結(jié)構(gòu)或試驗(yàn)臺(tái)中。測量法蘭包括轉(zhuǎn)子和定子。然而，與測量軸不同，轉(zhuǎn)子并非完全封閉在殼體中。因此，無需軸承總成。
這就是旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器與其他傳感器（如力傳感器或稱重傳感器）之間最大的區(qū)別，其無法使用供電和傳輸測量數(shù)據(jù)的電纜，因?yàn)樵谵D(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)電纜會(huì)纏繞在一起。為了避免這種情況，需要采用非接觸式方式連接，將信號(hào)或電能從定子傳輸?shù)睫D(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子，從而為安裝的應(yīng)變測量電路供電。
電子設(shè)備安裝在測量體內(nèi)。應(yīng)變橋路信號(hào)在無線傳輸?shù)蕉ㄗ又氨环糯蟆V波和數(shù)字化。然后，數(shù)據(jù)可以通過頻率或電壓信號(hào)輸出，也可以通過現(xiàn)場總線數(shù)字輸出，例如使用 EtherCAT 或 Profinet，具體取決于應(yīng)用。
測量扭矩時(shí)，傳感器不總是旋轉(zhuǎn)。非旋轉(zhuǎn)裝置的典型應(yīng)用是標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)機(jī)和攪拌機(jī)測量。在后者中，傳感器由電機(jī)外殼支撐，驅(qū)動(dòng)軸穿過傳感器的中心孔。
在大多數(shù)應(yīng)用中，傳感器是被測物和測功機(jī)之間旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)系的一部分。例如，被測物可能是內(nèi)燃機(jī)、變速箱或電機(jī)。
扭矩傳感器可以進(jìn)行靜態(tài)或動(dòng)態(tài)測量。動(dòng)態(tài)測量的一個(gè)例子是旋轉(zhuǎn)元件不斷加速然后減速（或“制動(dòng)”）或通過內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力沖程時(shí)產(chǎn)生的脈動(dòng)扭矩。此外，動(dòng)態(tài)扭矩也可以在完全不旋轉(zhuǎn)的情況下發(fā)生。然而，在大多數(shù)應(yīng)用中，如發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)（內(nèi)燃機(jī)或電動(dòng)機(jī)），動(dòng)態(tài)扭矩都與旋轉(zhuǎn)有關(guān)。
扭矩傳感器還具有其他功能。除扭矩外，還可以記錄其他測量變量。這是可選的。最重要的參數(shù)是轉(zhuǎn)速，可以通過在轉(zhuǎn)子上的透光開槽圓盤來測量轉(zhuǎn)速。當(dāng)傳感器轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光束會(huì)有一定的間隔中斷。當(dāng)時(shí)間窗口恒定時(shí)，只需通過計(jì)算脈沖數(shù)即可計(jì)算轉(zhuǎn)速。
許多用戶感興趣的一個(gè)重要特性是功率，功率可以通過扭矩乘以轉(zhuǎn)速來計(jì)算。
此外，許多扭矩傳感器都有內(nèi)置溫度傳感器，例如，它可以告訴我們傳感器或傳動(dòng)系的工作溫度。
扭矩傳感器是研發(fā)領(lǐng)域中各種發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)測試的必然要求。當(dāng)您想要提高新驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)效率時(shí)，精確的扭矩測量是必不可少的，因?yàn)樗梢源_定摩擦損失并將其降至最低。在電動(dòng)和混合動(dòng)力電機(jī)中，重要的是行程和提高效率；在混合動(dòng)力和內(nèi)燃機(jī)中，關(guān)鍵是通過盡可能降低二氧化碳排放量來實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好。
此外，扭矩傳感器還可用于變速箱和發(fā)動(dòng)機(jī)的下線測試或旋轉(zhuǎn)開關(guān)的功能測試。然而，有些應(yīng)用看起來完全不同，例如液體混合時(shí)，過程需要扭矩傳感器監(jiān)測。或者當(dāng)扭矩傳感器安裝在船舶動(dòng)力系統(tǒng)中時(shí)。還有一些傳感器用作標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)機(jī)中的參考傳感器。
HBM 可以為各種應(yīng)用提供 軸式或法蘭扭矩傳感器。
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