扭矩感測器的特性、測量、結構、工作原理分析

扭矩感測器本身的出現在短時間內應用於各行各業，成為感測器系列中不可缺少的品種。

一、扭矩感測器的特性：

1、既可以測量靜止扭矩，也可以測量旋轉轉矩，既可以測量靜態扭矩，也可以測量動態扭矩。

2、檢測精度高，穩定性好；防止干涉；

3、體積小、重量輕、安裝結構多樣，易於安裝和使用。無需重複0，即可連續測量正負扭矩。

4、沒有傳導環等磨損件，可以高速長時間執行。

5、感測器輸出高電平頻率訊號可以直接傳送到計算機處理。

6、測量彈性體強度可以承受很高的過載。

二、扭矩感測器測量原理：

將專用扭轉應變計作為應變膠附著在測量的彈性軸上，構成應變橋，為應變橋供電，可以測量彈性軸發生扭轉的電訊號。放大這個變形訊號後，經過壓力/頻率轉換，變成與扭轉反應成正比的頻率訊號。該系統的能量輸入和訊號輸出由兩組有間隙的特殊環形變壓器負責，因此提供無接觸能量和訊號傳輸功能。

三、扭矩感測器原理結構：

在特殊彈性軸上貼上特殊扭力測量片，構成基本扭矩感測器——可變電橋。固定在軸上：（1）能量環變壓器的二級線圈、（2）訊號環變壓器的一級線圈、（3）軸印刷電路、電路板包括整流穩定電源、儀表放大電路、V/F轉換電路和訊號輸出電路。

四、扭矩感測器工作過程：

為感測器提供15V電源，磁路上的晶體振盪器產生400Hz的方波，透過TDA2030功率放大器產生交流磁電電源。透過能量環變壓器T1從靜止的初級線圈傳送到旋轉的次級線圈。結果交流電源透過軸上的整流濾波電路獲得5V的直流電源。該電源用作運算放大器AD822的工作電源。由基準電源AD589和雙運算放電AD822組成的高精度電源產生4。5V的直流電源。該電源用作橋接電源、放大器和V/F轉換器的工作電源。

彈性軸扭轉時，變形橋上檢測到的mV級變形訊號透過儀表放大器AD620放大到1。5v 1v的強訊號，然後透過V/F轉換器LM131轉換為頻率訊號。透過訊號環變壓器T2，可以從旋轉的一級線圈傳遞到靜止的二級線圈，然後透過感測器外殼的訊號處理電路濾波器、整形，得到與彈性軸承接收的扭矩成正比的頻率訊號，由於該旋轉變壓器在運動，靜態環之間為零。只有幾毫米的間隙，感測器軸的部分密封在金屬外殼內，形成有效的遮蔽，因此具有很強的抗干擾能力。