像許多其他類(lèi)型的傳感器一樣, 扭矩傳感器采用應變技術(shù)進(jìn)行測量。傳感器通常是一個(gè)金屬彈性體,其上面安裝有應變計。應變計牢固地黏貼在彈性體上。
如果外部載荷作用在傳感器上,測量體將產(chǎn)生變形,應變計的電阻也隨之改變。這樣,通過(guò)電阻的變化即可測量載荷大小。這不僅適用于扭矩傳感器,也適用于稱(chēng)重傳感器、力傳感器和其他類(lèi)型的傳感器。然而,扭矩傳感器有一些特殊性。
一、扭矩傳感器的典型設計
和稱(chēng)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。因此,扭矩傳感器需要采用特殊的應變計來(lái)測量這種類(lèi)型的載荷,即扭矩。兩種典型的扭矩傳感器設計結構為軸式和法蘭。
軸式扭矩傳感器:
軸式扭矩傳感器由測量軸組成,測量軸也可能是空心的。應變計安裝在軸上,有時(shí)安裝在中間的錐形部分上,具體取決于不同的型號,軸由殼體密封。軸或轉子可以移動(dòng)或旋轉,而外殼或定子固定。這兩部分通過(guò)低摩擦、零游隙軸承相互連接。傳感器一般通過(guò)軸兩端的轂式聯(lián)軸器連接到測試結構或試驗臺上。這些聯(lián)軸器有各種形狀和尺寸。
扭矩法蘭:
測量法蘭的結構基本上與測量軸相似,但外觀(guān)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(guò)螺紋連接集成到結構或試驗臺中。測量法蘭包括轉子和定子。然而與測量軸不同,轉子并非完全封閉在殼體中。因此,無(wú)需軸承總成。
二、非接觸式測量數據傳輸
這也是旋轉扭矩傳感器與其他傳感器(如力傳感器或稱(chēng)重傳感器)之間顯著(zhù)的區別,由于旋轉,其無(wú)法使用供電和數據傳輸的電纜,因為轉子轉動(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,將信號或電能從定子傳輸到轉動(dòng)轉子,從而為安裝的應變測量電路供電。
電子設備安裝在測量體內。應變橋路信號在無(wú)線(xiàn)傳輸到定子之前被放大、濾波和數字化。然后,數據可以通過(guò)頻率或電壓信號輸出,也可以通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)數字輸出,具體取決于應用。