發布日期：2022-10-09 點擊率：40
扭矩傳感器在旋轉動力系統中最頻繁涉及到的參數，旋轉扭矩,為了檢測旋轉扭矩傳統使用較多的是扭轉角相位差式傳感器，該方法是在彈性軸的兩端安裝著兩組齒數、形狀及安裝角度完全相同的齒輪，在齒輪的外側各安裝著一只接近(磁或光)傳感器。當彈性軸旋轉時，這兩組傳感器就可以測量出兩組脈沖波，比較這兩組脈沖波的前后沿的相位差就可以計算出彈性軸所承受的扭矩量。該方法的優點：實現了轉矩信號的非接觸傳遞，檢測信號為數字信號；缺點：體積較大，不易安裝，低轉速時由于脈沖波的前后沿較緩不易比較，因此低性能不理想。（扭矩測試比較成熟的檢測手段為應變電測技術。
它具有精度高，頻響快，可靠性好，壽命長等優點。將專用的測扭應變片用應變膠粘貼在被測彈性軸上，并組成應變橋，若向應變橋提供工作電源即可測試該彈性軸受扭的電信號。這就是基本的扭矩傳感器模式。但是在旋轉動力傳遞系統中，最棘手的問題是旋轉體上的應變橋的橋壓輸入及檢測到的應變信號輸出如何可靠地在旋轉部分與靜止部分之間傳遞，通常的做法是用導電滑環來完成。 由于導電滑環屬于磨擦接觸，因此不可避免地存在著磨損并發熱，因而限制了旋轉軸的轉速及導電滑環的使用壽命。及由于接觸不可靠引起信號波動，因而造成測量誤差大甚至測量不成功。為了克服導電滑環的缺陷，另一個辦法就是采用無線電遙測的方法 :將扭矩應變信號在旋轉軸上放大并進行V/F轉換成頻率信號，通過載波調制用無線電發射的方法從旋轉軸上發射至軸外，再用無線電接收的方法，就可以得到旋轉軸受扭的信號。
應用范圍
扭矩傳感器是一種測量各種扭矩、轉速及機械功率的精密測量儀器。應用范圍十分廣泛，主要用于：
1、電動機、發動機、內燃機等旋轉動力設備輸出扭矩及功率的檢測；
2、風機、水泵、齒輪箱、扭力板手的扭矩及功率的檢測；
3、鐵路機車、汽車、拖拉機、飛機、船舶、礦山機械中的扭矩及功率的檢測；
4、可用于污水處理系統中的扭矩及功率的檢測；
5、可用于制造粘度計；
6、可用于過程工業和流程工業中。
基本原理
扭矩的測量：采用應變片電測技術 ,在彈性軸上組成應變橋,向應變橋提供電源即可測得該彈性軸受扭的電信號。將該應變信號放大后，經過壓/頻轉換，變成與扭應變成正比的頻率信號。如圖1所示：
產品特點
1.信號輸出可任意選擇波形─方波或脈沖波。
2.檢測精度高、穩定性好、抗干擾性強。
3.不需反復調零即可；連續測量正反扭矩。
4.即可測量靜止扭矩，也可測量動態扭矩。
5.體積小、重傳感器可脫離二次儀表獨立使用，只要按插座針號提供 +15V，-15V（200mA）的電源，即可輸出阻抗與扭矩成正比的等方波或脈沖波頻率信號。量輕、易于安裝。
6.測量范圍： 0—10000Nm標準可選, 非標準2萬Nm、3萬Nm、5萬Nm、8萬Nm、10萬Nm、15萬Nm、20萬Nm、50萬Nm、100萬Nm、200萬Nm可定制，特殊量程定制。
主要功能及性能指標
扭矩示值誤差： ＜± 0.5 % F ? S
靈敏度： 1±0.2 mv / V
非線性： ＜±0.25 % F? S
重復性： ＜±0.2% F? S
回差： ＜0.2 % F? S
零飄（24小時）： ＜0.5 % F? S
零點溫飄： ＜0.5 % F? S /10℃
輸出阻抗： 1KΩ ±3Ω
絕緣阻抗： >500MΩ
靜態超載： 120 %
斷裂負載： 200 %
使用溫度： 0 ～ 60℃
儲存溫度： －20 ～ 70℃
電源電壓： +15V±5%,-15V±5%
工作過程
將專用的測扭應變片用應變膠粘貼在被測彈性軸上并組成應變橋 ,向應變橋提供電源即可測得該彈性軸受扭的電信號。將該應變信號放大后，經過壓/頻轉換，變成與扭應變成正比的頻率信號。本系統的能源輸入及信號輸出是由兩組帶間隙的特殊環型變壓器承擔的。因此實現了無接觸的能源及信號傳遞功能。
向傳感器提供 ± 15V電源，激磁電路中的晶體振蕩器產生４００Hz的方波，經過TDA2030功率放大器即產生交流激磁功率電源，通過能源環形變壓器T1從靜止的初級線圈傳遞至旋轉的次級線圈，得到的交流電源通過軸上的整流濾波電路得到 ± ５ V的直流電源，該電源做運算放大器AD822的工作電源；由基準電源AD589與雙運放AD822組成的高精度穩壓電源產生 ± 4.5V的精密直流電源，該電源既作為電橋電源，又作為放大器及V/F轉換器的工作電源。當彈性軸受扭時，應變橋檢測得到的mV級的應變信號通過儀表放大器AD620放大成1.5v ± 1v的強信號，再通過V/F轉換器LM131變換成頻率信號，通過信號環形變壓器T2從旋轉的初級線圈傳遞至靜止次級線圈，再經過傳感器外殼上的信號處理電路濾波、整形即可得到與彈性軸承受的扭矩成正比的頻率信號，該信號為TTL電平,既可提供給專用二次儀表或頻率計顯示也可直接送計算機處理。由于該旋轉變壓器動--靜環之間只有零點幾毫米的間隙，加之傳感器軸上部分都密封在金屬外殼之內，形成有效的屏蔽，因此具有很強的抗干擾能力。
傳感器輸出的頻率信號在零點時為 10kHz.正向旋轉滿量程時為15KHz.反向旋轉滿量程時為5KHz。即滿量程變量為5000個數/每秒。轉速測量采用光電齒輪或者磁電齒輪的測量方法，軸每旋轉一周可產生60個脈沖，高速或中速采樣時可以用測頻的方法，低速采樣時可以用測周期的方法。本傳感器精度可達 ± 0.2%～ ± 0.5%（F ? S）。由于傳感器輸出為頻率信號，所以無需AD轉換即可直接送至計算機進行數據處理。
信號輸出與信號采集
1、扭矩信號輸出基本形式：
? 方波信號、脈沖信號。
? 可根據用戶需要制成電壓模擬信號輸出或電流模擬信號輸出（單向、靜止扭矩測量）。
2、扭矩信號處理形式：
? 扭矩傳感器輸出的頻率信號送到頻率計或數字表，直接讀取與扭矩成正比的頻率信號或電壓、電流信號。
? 扭矩傳感器的扭矩與頻率信號送給單片機二次儀表，直接顯示實時扭矩值、轉速及輸出功率值及 RS232通訊信號。
? 直接將扭矩與轉速的頻率信號送給計算機或 PLD進行處理。
總消耗電流： ＜130mA
頻率信號輸出： 5KHz—15KHz
安裝使用
1、安裝方式：
(1) 水平安裝:如圖11所示：
(2) 垂直安裝:圖12所示：
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