请选择 进入手机版 | 继续访问电脑版

71外链论坛

 找回密码
立即注册
开启左侧

扭矩传感器的种类与原理

[复制链接]
发表于 2021-9-14 10:48:46 | 显示全部楼层 |阅读模式
扭矩传感器的种类有很多,主要有金属电阻应变片的扭矩传感器、电位计式扭矩传感器、非接触式扭矩传感器等,随技术的进步将会有精度更高、成本更低的传感器出现,本文介绍各类扭矩传感器的构成与原理。
一、金属电阻应变片的扭矩传感器
传感器扭矩测量采用应变电测技术。在弹性轴上粘贴应变计组成测量电桥,当弹性轴受扭矩产生微小变形后引起电桥电阻值变化,应变电桥电阻的变化转变为电信号的变化从而实现扭矩测量。
传感器由弹性轴、测量电桥、仪器用放大器、接口电路组成。弹性轴是敏感元件,在45度和135度的方向上产生最大压应力和拉应力,这个时候承受的主应力和剪应力相等。
测量电桥可以采用半导体电阻应变片,并将它们接成差动全桥,其输出电压正比于扭转轴所受的扭矩。
放大电路采用仪器用放大电路,它由专用仪器用放大电路构成,也有三只单运放电路组合而成,为了使一起具有高精度,必须使灵敏度系数为常数。
在金属电阻应变片的扭矩传感器中,需要解决的技术关键是:
1、弹性轴的工作区域不应该大于弹性区域的1/3,且取初始段。为了将迟滞误差减低到最底,按照超载能力指数选取最大的轴径。
2、采用LM型硅扩散力敏全桥应变片,较好的敏感性,很小的非线形度。

3、采用高精度的稳压电源。
二、电位计式扭矩传感器
电位计式扭矩传感器主要可以分为旋臂式、双级行星齿轮式、扭杆式。其中扭杆式测量结构简单、可靠性能相对比较高,在早期应用比较多。
扭杆式扭矩传感器主要由扭杆弹簧、转角-位移变换器、电位计组成。扭杆弹簧主要作用是检测司机作用在方向盘上的扭矩,并将其转化成相应的转角值。转角-位移变换器是一对螺旋机构,将扭杆弹簧两端的相对转角转化为滑动套的轴向位移,由刚球、螺旋槽和滑块组成。滑块相对于输入轴可以在螺旋方向上移动,同时滑块通过一个销安装到输出轴上,可以相对于输出轴在垂直方向上移动。因此,当输入轴相对于输出轴转动时,滑块按照输入轴的旋转方向和相对于输出轴的旋转量,垂直移动。当转动方向盘的时候,钮矩被传递到扭力杆,输入轴相对于输出轴方向出现偏差。该偏差是滑块出现移动,这些轴方向的移动转化为电位计的杠杆旋转角度,滑动触点在电阻线上的移动使电位计的电阻值随之变化,电阻的变化通过电位计转化为电压。这样扭矩信号就转化为了电压信号。
扭杆式扭矩传感器在早期应用比较多,但由于是接触式的,工作时产生的摩擦使其易磨损,影响其精度,将会被逐步淘汰。


三、非接触式扭矩传感器
输入轴和输出轴由扭杆连接起来,输入轴上有花键,输出轴上有键槽。当扭杆受方向盘的转动力矩作用发生扭转时,输入轴上的花键和输出轴上键槽之间的相对位置就被改变了。花键和键槽的相对位移改变量等于扭转杆的扭转量,使得花键上的磁感强度改变,磁感强度的变化,通过线圈转化为电压信号。信号的高频部分由检测电路滤波,仅有扭矩信号部分被放大。非接触扭矩传感器由于采用的是非接触的工作方式,因而寿命长、可靠性高,不易受到磨损、有更小的延时、受轴的偏转和轴向偏移的影响更小,现已成为广泛应用的主流产品。

四、其它扭矩传感器
相位差传感方式来检测扭矩的扭矩传感器,这种传感器具有高精度,高重复性的特点。其测量原理为:在受扭轴的两端各安上一个齿轮,对着齿面再各装一个电磁传感器,从传感器上就能感应出两个与动力轴非接触的交流信号。取出其信号的相位差,在这两个相位差之间,插入由晶体震荡器产生的高精度,高稳定的时钟信号。以这个时钟信号为基准,巧妙运用数字信号处理技术就能精确地测出所承受的扭矩。
扭矩传感器的应用范围
扭矩传感器是一种测量各种扭矩、转速及机械功率的精密测量仪器。应用范围十分广泛,主要用于:
1、电动机、发动机、内燃机等旋转动力设备输出扭矩及功率的检测;
2、风机、水泵、齿轮箱、扭力板手的扭矩及功率的检测;
3、可用于污水处理系统中的扭矩及功率的检测;
4、铁路机车、汽车、拖拉机、飞机、船舶、矿山机械中的扭矩及功率的检测;
5、可用于过程工业和流程工业中;
6、可用于制造粘度计。


扭矩传感器的发展趋势
随着自控系统的不断完善和发展,对扭矩传感器的精度、可靠性和响应速度提出了跟高的要求。扭矩传感器正呈现以下的发展趋势:
1、测试系统向微型化!数字化、智能化、虚拟化和网络化方向发展;
2、从单功能向多功能发展,包括自补偿、自修正、自适应、自诊断、远程设定、状态组合、信息存储和记忆;
3、向着小型化、集成化方向发展。传感器的检测部分可以通过结构的合理设计和优化来实现小型化,IC部分可以整合尽可能多的半导体部件、电阻到一个单独的IC部件上,减少外部部件的数量。
4、由静态测试向动态在线检测方向发展。沧正传感http://www.cazsensor.com/product/ly


@



1、71外链论坛里的文章帖子图片属于用户自主发表,仅代表作者个人意见,与本网站立场无关,本站不承担任何法律责任。
2、71外链论坛管理员和版主有权不事先通知发贴者而删除相关违规文章。
3、71外链论坛部分内容转载自其它媒体,但并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责。
4、71外链论坛帖子作者须承担一切因本文发表而直接或间接导致的民事或刑事法律责任。
5、如本帖侵犯到任何版权问题,请立即告知本站,本站将及时删除并致以最深的歉意。
6、本论坛广告只做展示形式,不对其内容真实性负责,如您发现违法广告,请及时联系管理员。

回复

使用道具 举报

您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则

标签云|免责声明|手机版|小黑屋|71外链论坛 |Sitemap|网站地图

GMT+8, 2021-12-4 06:31 , Processed in 0.080598 second(s), 22 queries .

Powered by Discuz! X3.4

Copyright © 2020, Tencent Cloud.

快速回复 返回顶部 返回列表