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扭矩傳感器的歷史發(fā)展介紹
在旋轉(zhuǎn)動(dòng)力系統(tǒng)中，經(jīng)常需要測(cè)量的一個(gè)參數(shù)是旋轉(zhuǎn)扭矩,為了測(cè)量旋轉(zhuǎn)扭矩的大小就需要借助于扭矩傳感器。檢測(cè)旋轉(zhuǎn)扭矩的大小一般采用檢測(cè)扭轉(zhuǎn)角相位差的方式，具體方法是在彈性軸的兩端安裝著兩組齒數(shù)、形狀及安裝角度完全相同的齒輪，在齒輪的外側(cè)各安裝著一只接近傳感器。當(dāng)軸發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，這兩組傳感器就可以測(cè)量出兩組脈沖波，比較這兩組脈沖波相位差，從而計(jì)算出彈性軸所承受的扭矩量。這種方法比較經(jīng)典，它可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩信號(hào)的非接觸傳遞，檢測(cè)信號(hào)為數(shù)字信號(hào)，受外界干擾比較??；但體積較大，不易安裝和維護(hù)，低速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，測(cè)量不是很精確。
現(xiàn)在的扭矩傳感器制作都是將專用的測(cè)扭應(yīng)變片粘貼在被測(cè)彈性軸上，組成應(yīng)變橋，向應(yīng)變橋供電，就可以測(cè)量扭矩的大小。但是在旋轉(zhuǎn)動(dòng)力傳遞系統(tǒng)中，需要解決的一個(gè)問(wèn)題是如何將旋轉(zhuǎn)體上的應(yīng)變橋的橋壓輸入及檢測(cè)到的應(yīng)變信號(hào)輸出可靠地在旋轉(zhuǎn)部分與靜止部分之間傳遞，這就需要用到導(dǎo)電滑環(huán)了。導(dǎo)電滑環(huán)屬于磨擦接觸，這就造成了自身的磨損，限制了其使用壽命。如果因?yàn)槠浣佑|不可靠，也會(huì)引起測(cè)量的誤差，造出測(cè)量值與實(shí)際值相距甚遠(yuǎn)。為了彌補(bǔ)這方面的缺陷，可以采用無(wú)線電遙測(cè)的方法。它是將扭矩應(yīng)變信號(hào)在旋轉(zhuǎn)軸上放大并進(jìn)行V/F轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)，通過(guò)載波調(diào)制用無(wú)線電發(fā)射的方法從旋轉(zhuǎn)軸上發(fā)射至軸外，再用無(wú)線電接收的方法，就可以得到旋轉(zhuǎn)軸受扭的信號(hào)。
扭矩都是通過(guò)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生的，如果在上面安裝外界電源的話，布線就有很大困難，所以扭矩傳感器一般采用電池供電的方式。該方法即為遙測(cè)扭矩儀。它克服了導(dǎo)電滑環(huán)的很多缺點(diǎn)，但它也有不足之處，比方說(shuō)電池容量有限，只能短期可以使用，此外，它還受到周圍電磁環(huán)境的干擾，這在測(cè)量小量程和小直徑的場(chǎng)合比較突出。最好的方法就是采用數(shù)字扭矩傳感器，它是在應(yīng)變傳感器的基礎(chǔ)上增加兩組旋轉(zhuǎn)變壓器，實(shí)現(xiàn)了能源和信號(hào)的非接觸傳遞。它不受轉(zhuǎn)速大小，旋轉(zhuǎn)方向影響，吸取了上面各種方法的優(yōu)點(diǎn)并克服了其缺陷，是現(xiàn)在測(cè)量扭矩的通用做法。
以上介紹了扭矩傳感器的發(fā)展歷程和各種類型產(chǎn)品之間的比較，設(shè)計(jì)師們經(jīng)過(guò)不斷試驗(yàn)和總結(jié)，克服了傳統(tǒng)扭矩測(cè)量方法的缺點(diǎn)，繼承了優(yōu)點(diǎn)，使得扭矩的測(cè)量更加地精確，受環(huán)境的影響越來(lái)越小。
現(xiàn)在的扭矩傳感器制作都是將專用的測(cè)扭應(yīng)變片粘貼在被測(cè)彈性軸上，組成應(yīng)變橋，向應(yīng)變橋供電，就可以測(cè)量扭矩的大小。但是在旋轉(zhuǎn)動(dòng)力傳遞系統(tǒng)中，需要解決的一個(gè)問(wèn)題是如何將旋轉(zhuǎn)體上的應(yīng)變橋的橋壓輸入及檢測(cè)到的應(yīng)變信號(hào)輸出可靠地在旋轉(zhuǎn)部分與靜止部分之間傳遞，這就需要用到導(dǎo)電滑環(huán)了。導(dǎo)電滑環(huán)屬于磨擦接觸，這就造成了自身的磨損，限制了其使用壽命。如果因?yàn)槠浣佑|不可靠，也會(huì)引起測(cè)量的誤差，造出測(cè)量值與實(shí)際值相距甚遠(yuǎn)。為了彌補(bǔ)這方面的缺陷，可以采用無(wú)線電遙測(cè)的方法。它是將扭矩應(yīng)變信號(hào)在旋轉(zhuǎn)軸上放大并進(jìn)行V/F轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)，通過(guò)載波調(diào)制用無(wú)線電發(fā)射的方法從旋轉(zhuǎn)軸上發(fā)射至軸外，再用無(wú)線電接收的方法，就可以得到旋轉(zhuǎn)軸受扭的信號(hào)。
扭矩都是通過(guò)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生的，如果在上面安裝外界電源的話，布線就有很大困難，所以扭矩傳感器一般采用電池供電的方式。該方法即為遙測(cè)扭矩儀。它克服了導(dǎo)電滑環(huán)的很多缺點(diǎn)，但它也有不足之處，比方說(shuō)電池容量有限，只能短期可以使用，此外，它還受到周圍電磁環(huán)境的干擾，這在測(cè)量小量程和小直徑的場(chǎng)合比較突出。最好的方法就是采用數(shù)字扭矩傳感器，它是在應(yīng)變傳感器的基礎(chǔ)上增加兩組旋轉(zhuǎn)變壓器，實(shí)現(xiàn)了能源和信號(hào)的非接觸傳遞。它不受轉(zhuǎn)速大小，旋轉(zhuǎn)方向影響，吸取了上面各種方法的優(yōu)點(diǎn)并克服了其缺陷，是現(xiàn)在測(cè)量扭矩的通用做法。
以上介紹了扭矩傳感器的發(fā)展歷程和各種類型產(chǎn)品之間的比較，設(shè)計(jì)師們經(jīng)過(guò)不斷試驗(yàn)和總結(jié)，克服了傳統(tǒng)扭矩測(cè)量方法的缺點(diǎn)，繼承了優(yōu)點(diǎn)，使得扭矩的測(cè)量更加地精確，受環(huán)境的影響越來(lái)越小。
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