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旋转扭矩传感器的结构原理图与测量

发表时间:2021-05-20 18:16【

  如何测量扭矩传感器?首先,我们需要理解底层物理和材料科学背后的转矩传感器的工作原理,它是应变仪(又名应变计)。金属箔应变仪是一种力传感器,其电阻会随着施加的力而变化。换句话说,它将源自力,压力(又称压力测量的工业压力传感器),张力,压缩,扭矩,重量(又称重量传感器)等的应变转换为电阻的变化,然后可以将其标准化测量扭矩。

扭矩传感器结构图.png


  在结构上,反作用扭力传感器由金属体(也称为挠曲)制成,并与箔片应变仪结合在一起。传感器主体通常由铝或不锈钢制成,这赋予了传感器两个重要的特性:(1)坚固以承受高扭矩;(2)具有消除扭矩时最小程度变形并返回其原始形状的弹性。


  施加扭矩(顺时针或逆时针)时,金属体将充当“弹簧”并轻微变形,除非过载,否则它将恢复其原始形状。当挠曲变形时,应变计也会改变其形状,进而改变其电阻,从而通过惠斯通电桥电路产生差分电压变化。因此,电压变化与施加到传感器的扭矩成正比,可以通过扭矩传感器电路的电压输出来计算。


  在旋转扭矩传感器中,应变仪与旋转轴结合,当施加扭矩时旋转轴会轻微变形。轴的偏转会在应变仪中产生应力,从而改变其阻力。惠斯通电桥放大器电路中组合了一个应变仪(通常为4个),该电路将电阻变化转换为电压输出,可以对其进行校准和测量。


  旋转扭矩传感器旨在测量旋转轴的扭矩。因此,有必要将功率传递到应变仪电桥,以及从旋转扭矩计或轴接收信号的装置。这可以通过使用滑环,无线遥测或旋转变压器来实现。可选地,传感器还可以嵌入编码器以进行角度或速度测量。

旋转扭矩传感器组件.png

  传感器必须经过精心设计,以消除轴外负载(也称为侧向负载或无关紧要的力矩),并且必须仅对逆时针和逆时针扭矩负载敏感。传感器输出是力和距离的函数(T=F xd),通常以英寸-磅(in-lb),英尺-磅(ft-lb)或牛顿米(Nm)表示。


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