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扭矩传感器工作原理介绍
来源: 点击数:294次 更新时间:2022-05-16 16:26:43

扭力传感器,又称扭矩传感器、力矩传感器、转矩传感器、扭矩仪。扭力传感器是对各种旋转或非旋转机械部件上对扭转力矩感知的检测。扭矩传感器将扭力的物理变化转换成精确的电信号。

工作原理:

通常所说的转矩是外力矩,如机床主轴旋转是动力源提供的外力矩作用的结果,而扭矩是内力矩,主轴工作时,刀具切削力对主轴的反作用使之产生扭转弹性变形,可用其衡量扭矩的大小。扭矩是使物体发生转动效应或扭转变形的力矩,等于力和力臂的乘积。

扭矩是在旋转动力系统中最频繁涉及到的参数,为了检测旋转扭矩,使用较多的是扭转角相位差式传感器。扭转角相位差式传感器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(磁或光)传感器。当弹性轴旋转时,这两组传感器就可以测量出两组脉冲波,比较这两组脉冲波的前后沿的相位差就可以计算出弹性轴所承受的扭矩量。

扭矩测试比较成熟的检测手段为应变电测技术,它具有精度高、频响快、可靠性好、寿命长等优点。 将专用的测扭应变片用应变胶粘贴在被测弹性轴上,并组成应变桥,若向应变桥提供工作电源即可测试该弹性轴受扭的电信号。这就是基本的扭矩传感器模式。

但是在旋转动力传递系统中,最棘手的问题是旋转体上的应变桥的桥压输入及检测到的应变信号输出如何可靠地在旋转部分与静止部分之间传递,通常的做法是用导电滑环来完成。 由于导电滑环属于磨擦接触,因此不可避免地存在着磨损并发热,因而限制了旋转轴的转速及导电滑环的使用寿命。并且由于接触不可靠引起信号波动,从而造成测量误差大甚至测量不成功。

为了克服导电滑环的缺陷,另一个办法就是采用无线电遥测的方法 :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。 旋转轴上的能源供应是固定在旋转轴上的电池。该方法即为遥测扭矩仪。


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