扭矩轉(zhuǎn)速傳感器的工作原理是什么

扭矩轉(zhuǎn)速傳感器的工作原理主要有以下幾種方式。

一是由扭力軸、磁檢測器、轉(zhuǎn)筒及殼體等構(gòu)成。磁檢測器包含配對(duì)的兩組內(nèi)、外齒輪，永久磁鋼和感應(yīng)線圈。外齒輪在扭力軸測量段兩端，內(nèi)齒輪在轉(zhuǎn)筒內(nèi)與外齒輪相對(duì)，永久磁鋼緊接內(nèi)齒輪裝在轉(zhuǎn)筒內(nèi)，它們構(gòu)成環(huán)狀閉合磁路，感應(yīng)線圈固定在殼體兩端蓋內(nèi)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)時(shí)，內(nèi)齒輪隨轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)，內(nèi)外齒輪相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，齒頂與齒槽交替，工作氣隙周期變化，磁路的磁阻和磁通也相應(yīng)周期變化，使線圈中感應(yīng)出近似正弦波的電壓訊號(hào)，其電壓瞬時(shí)值變化與內(nèi)外齒輪相對(duì)位置一致。兩組檢測器齒輪投影重合時(shí)，兩組電壓訊號(hào)相位差為零，安裝時(shí)內(nèi)齒輪投影重合，而扭力軸上外齒輪錯(cuò)動(dòng)半個(gè)齒，所以兩個(gè)電壓訊號(hào)有半個(gè)周期相位差。當(dāng)扭力軸受扭矩產(chǎn)生扭角，外齒輪錯(cuò)位角改變，兩個(gè)電壓訊號(hào)相差角也改變，扭角變化與扭矩成正比，將傳感器的兩個(gè)電壓訊號(hào)輸入 TR -1 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速功率測量儀，經(jīng)放大、整形、檢相、變換成計(jì)數(shù)脈沖，然后計(jì)數(shù)和顯示，就能直接讀出扭矩和轉(zhuǎn)速測量結(jié)果。

二是通過彈性軸、兩組磁電信號(hào)發(fā)生器，把被測轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成有相位差的兩組交流電信號(hào)，這兩組交流電信號(hào)頻率相同且與軸轉(zhuǎn)速成正比，相位差變化部分與被測轉(zhuǎn)矩成正比。在彈性軸兩端有信號(hào)齒輪，上方有信號(hào)線圈和磁鋼，當(dāng)信號(hào)齒輪隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)，齒頂及齒谷交替掃過磁鋼底部，使氣隙磁導(dǎo)周期性變化，線圈內(nèi)磁通量也周期性變化，從而感生出近似正弦波交流電信號(hào)，可用于測量轉(zhuǎn)速。彈性軸受扭時(shí)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形，使兩組交流電信號(hào)相位差發(fā)生變化，在彈性變形范圍內(nèi)，相位差變化絕對(duì)值與轉(zhuǎn)矩大小成正比。把這兩組交流電信號(hào)用專用屏蔽電纜線送入扭矩測量儀或扭矩卡送入計(jì)算機(jī)，可得轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及功率精確值。

三是基于電阻應(yīng)變計(jì)的電阻 - 應(yīng)變效應(yīng)工作，其作用原理類似電位器，兩個(gè)輸入端子連接到電控單元的 VCC 和 GND 端口，分別為 + 5V 和 0V，實(shí)現(xiàn)扭矩測量。另外，扭矩傳感器具有很多特點(diǎn)，比如既可以測量靜止扭矩，也可以測量旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩；既可以測量靜態(tài)扭矩，也可以測量動(dòng)態(tài)扭矩；檢測精度高，穩(wěn)定性好，抗干擾性強(qiáng)；體積小，重量輕，多種安裝結(jié)構(gòu)，易于安裝使用；不需反復(fù)調(diào)零即可連續(xù)測量正反轉(zhuǎn)扭矩；沒有導(dǎo)電環(huán)等磨損件，可以高轉(zhuǎn)速長時(shí)間運(yùn)行；傳感器輸出高電平頻率信號(hào)可直接送計(jì)算機(jī)處理；測量彈性體強(qiáng)度大可承受 100%的過載。其測量原理是將專用的測扭應(yīng)變片用應(yīng)變膠粘貼在被測彈性軸上并組成應(yīng)變橋，向應(yīng)變橋提供電源即可測得該彈性軸受扭的電信號(hào)。將該應(yīng)變信號(hào)放大后，經(jīng)過壓/頻轉(zhuǎn)換，變成與扭應(yīng)變成正比的頻率信號(hào)。本系統(tǒng)的能源輸入及信號(hào)輸出是由兩組帶間隙的特殊環(huán)型變壓器承擔(dān)的，因此實(shí)現(xiàn)了無接觸的能源及信號(hào)傳遞功能。

（圖/文/攝：太平洋汽車 整理于互聯(lián)網(wǎng)）