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传感器知识

    在旋转动力系统中,经常需要测量的一个参数是旋转扭矩,为了测量旋转扭矩的大小就需要借助于扭矩传感器。检测旋转扭矩的大小一般采用检测扭转角相位差的方式,具体方法是在弹性轴的两端安装着两组齿数、形状及安装角度完全相同的齿轮,在齿轮的外侧各安装着一只接近传感器。当轴发生转动的时候,这两组传感器就可以测量出两组脉冲波,比较这两组脉冲波相位差,从而计算出弹性轴所承受的扭矩量。这种方法比较经典,它可以实现转矩信号的非接触传递,检测信号为数字信号,受外界干扰比较小;但体积较大,不易安装和维护,低速转动时,测量不是很精确。
    现在的扭矩传感器制作都是将专用的测扭应变片粘贴在被测弹性轴上,组成应变桥,向应变桥供电,就可以测量扭矩的大小。但是在旋转动力传递系统中,需要解决的一个问题是如何将旋转体上的应变桥的桥压输入及检测到的应变信号输出可靠地在旋转部分与静止部分之间传递,这就需要用到导电滑环了。导电滑环属于磨擦接触,这就造成了自身的磨损,限制了其使用寿命。如果因为其接触不可靠,也会引起测量的误差,造出测量值与实际值相距甚远。为了弥补这方面的缺陷,可以采用无线电遥测的方法。它是将扭矩应变信号在旋转轴上放大并进行V/F转换成频率信号,通过载波调制用无线电发射的方法从旋转轴上发射至轴外,再用无线电接收的方法,就可以得到旋转轴受扭的信号。
    扭矩都是通过旋转系统产生的,如果在上面安装外界电源的话,布线就有很大困难,所以扭矩传感器一般采用电池供电的方式。该方法即为遥测扭矩仪。它克服了导电滑环的很多缺点,但它也有不足之处,比方说电池容量有限,只能短期可以使用,此外,它还受到周围电磁环境的干扰,这在测量小量程和小直径的场合比较突出。最好的方法就是采用数字扭矩传感器,它是在应变传感器的基础上增加两组旋转变压器,实现了能源和信号的非接触传递。它不受转速大小,旋转方向影响,吸取了上面各种方法的优点并克服了其缺陷,是现在测量扭矩的通用做法。
    以上介绍了扭矩传感器的发展历程和各种类型产品之间的比较,设计师们经过不断试验和总结,克服了传统扭矩测量方法的缺点,继承了优点,使得扭矩的测量更加地精确,受环境的影响越来越小。

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