像許多其他類型的傳感器一樣, 扭矩傳感器采用應(yīng)變技術(shù)進行測量。傳感器通常是一個金屬彈性體,其上面安裝有應(yīng)變計。應(yīng)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(yīng)變計的電阻也隨之改變。這樣,通過電阻的變化即可測量載荷大小。這不僅適用于扭矩傳感器,也適用于稱重傳感器、力傳感器和其他類型的傳感器。然而,扭矩傳感器有一些特殊性。
一、扭矩傳感器的典型設(shè)計
和稱重傳感器或力傳感器不同,扭矩傳感器的測量體在使用時不會受到拉向載荷,而是受到杠桿力矩或扭矩的影響,產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。因此,扭矩傳感器需要采用特殊的應(yīng)變計來測量這種類型的載荷,即扭矩。兩種典型的扭矩傳感器設(shè)計結(jié)構(gòu)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(yīng)變計安裝在軸上,有時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(zhuǎn)子可以移動或旋轉(zhuǎn),而外殼或定子固定。這兩部分通過低摩擦、零游隙軸承相互連接。傳感器一般通過軸兩端的轂式聯(lián)軸器連接到測試結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)基本上與測量軸相似,但外觀完全不同。它們也由一個中空的軸組成,盡管這個軸非常短。法蘭位于軸的兩端。這樣可使傳感器能夠通過螺紋連接集成到結(jié)構(gòu)或試驗臺中。測量法蘭包括轉(zhuǎn)子和定子。然而與測量軸不同,轉(zhuǎn)子并非完全封閉在殼體中。因此,無需軸承總成。
二、非接觸式測量數(shù)據(jù)傳輸
這也是旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器與其他傳感器(如力傳感器或稱重傳感器)之間顯著的區(qū)別,由于旋轉(zhuǎn),其無法使用供電和數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾娎|,因為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時電纜會纏繞在一起。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?shù)睫D(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子,從而為安裝的應(yīng)變測量電路供電。
電子設(shè)備安裝在測量體內(nèi)。應(yīng)變橋路信號在無線傳輸?shù)蕉ㄗ又氨环糯蟆V波和數(shù)字化。然后,數(shù)據(jù)可以通過頻率或電壓信號輸出,也可以通過現(xiàn)場總線數(shù)字輸出,具體取決于應(yīng)用。