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扭矩传感器是如何工作的?

2022年08月01日 144

像许多其他类型的传感器一样, 扭矩传感器采用应变技术进行测量。传感器通常是一个金属弹性体,其上面安装有应变计。应变计牢固地黏贴在弹性体上。

 扭矩传感器是如何工作的?

如果外部载荷作用在传感器上,测量体将产生变形,应变计的电阻也随之改变。这样,通过电阻的变化即可测量载荷大小。这不仅适用于扭矩传感器,也适用于称重传感器、力传感器和其他类型的传感器。然而,扭矩传感器有一些特殊性。

 

一、扭矩传感器的典型设计

 

和称重传感器或力传感器不同,扭矩传感器的测量体在使用时不会受到拉向载荷,而是受到杠杆力矩或扭矩的影响,产生扭转。因此,扭矩传感器需要采用特殊的应变计来测量这种类型的载荷,即扭矩。两种典型的扭矩传感器设计结构为轴式和法兰。

 

轴式扭矩传感器:

 

轴式扭矩传感器由测量轴组成,测量轴也可能是空心的。应变计安装在轴上,有时安装在中间的锥形部分上,具体取决于不同的型号,轴由壳体密封。轴或转子可以移动或旋转,而外壳或定子固定。这两部分通过低摩擦、零游隙轴承相互连接。传感器一般通过轴两端的毂式联轴器连接到测试结构或试验台上。这些联轴器有各种形状和尺寸。

 

扭矩法兰:

 

测量法兰的结构基本上与测量轴相似,但外观完全不同。它们也由一个中空的轴组成,尽管这个轴非常短。法兰位于轴的两端。这样可使传感器能够通过螺纹连接集成到结构或试验台中。测量法兰包括转子和定子。然而与测量轴不同,转子并非完全封闭在壳体中。因此,无需轴承总成。

 

二、非接触式测量数据传输

 

这也是旋转扭矩传感器与其他传感器(如力传感器或称重传感器)之间显著的区别,由于旋转,其无法使用供电和数据传输的电缆,因为转子转动时电缆会缠绕在一起。为了避免这种情况,需要采用非接触式方式连接,将信号或电能从定子传输到转动转子,从而为安装的应变测量电路供电。

 

电子设备安装在测量体内。应变桥路信号在无线传输到定子之前被放大、滤波和数字化。然后,数据可以通过频率或电压信号输出,也可以通过现场总线数字输出,具体取决于应用。

 

 

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