扭矩傳感器分類及信號處理和數據采集
一、分類：靜態/反作用力扭矩（小于 1 轉）與旋轉扭矩（大于 1 轉）
前面我們講到的扭矩傳感器原理，一般扭矩測量可以是靜態的（也稱為反作用力）或動態的（旋轉式），也即分為2種大類：一是靜態扭矩傳感器，靜態或反作用力扭矩測量涉及被測項目的很少旋轉或不旋轉，例如在扭矩扳手測試期間。另一類是動態扭矩傳感器，旋轉扭矩測量將受到連續旋轉的影響。這種旋轉可以是恒定的，就像在測量混合容器中攪拌器扭矩的系統中發現的那樣，或者像在測量電動螺絲刀產生的扭矩時發現的那樣是周期性的。
靜態扭矩傳感器輸出的低電平毫伏信號與范圍廣泛的應變傳感器兼容，例如稱重傳感器和壓力傳感器及其相關儀器。后端信號處理儀器包括數字顯示器、模擬和數字放大器。典型的模擬放大器會產生更高電平的電壓（0-5Vdc、0-10Vdc）或電流（0-20mA、4-20mA）用于額外處理。
通常，數字放大器還使用行業標準或行業特定協議（如 MODbus）提供 RS232 或 RS485 輸出。在許多情況下，信號調理內置于設備中，提供直接模擬或數字輸出以供進一步處理。下圖為德國NCTE公司的動態扭矩傳感器顯示儀表（Readout）,它不僅能實時顯示傳感器的輸出扭矩值，還能提供0-10V電源輸出，以及USB數字量輸出：
二、動態扭矩傳感器中信號傳輸方式
1.滑環
動態扭矩傳感器（旋轉應變式）采用滑環來實現從外殼到旋轉軸的電氣連接。由于滑環僅承載來自應變計的毫伏信號，因此必須非常仔細地選擇滑環和電刷的材料。一般使用銀幣制作滑環，使用銀石墨制作電刷齒輪。
導電環隨傳感器旋轉，并使用一系列彈簧刷接觸環來傳輸電信號。集電環相對簡單，但一些小缺點，即電刷和環在較小程度上會磨損，因此使用壽命有限。正因為如此，它們不適用于長期測試、超高速測試或傳感器維修受限的應用。在低速時，環和電刷之間的電氣連接相對無噪音，但是，在高速時，電氣噪音最終會降低它們的性能。滑環的最大速度 (rpm) 由電刷和環之間界面處的表面速度決定。
2.旋轉變壓器（感應環）
對于更高速度 (rpm) 的扭矩測量應用，可能會使用旋轉變壓器系統。旋轉變壓器系統由兩個線圈組成，一個固定在換能器外殼上的靜態線圈和一個固定在換能器軸上的旋轉線圈。這提供了轉子和定子之間沒有接觸的明顯優勢，并且結合了將功率傳輸到旋轉應變計電橋電路和從旋轉應變計電橋電路返回信號的功能。旋轉變壓器式扭矩傳感器的典型誤差為 ±0.2%，速度可達 50,000rpm。
旋轉變壓器系統用途廣泛，可用于特殊扭矩傳感器和空間受限的傳感器。然而，由于此設計包含軸承，因此最大轉速高于滑環設計，但受限于軸承的最大指·定性能。該系統還可能容易受到噪聲和誤差的影響，這些噪聲和誤差是由變壓器初級線圈到次級線圈的對齊引起的。由于旋轉變壓器的特殊要求，還需要專門的信號調節以產生大多數數據采集系統可接受的信號。下圖為英國AML公司用旋轉變壓器制作的動態扭矩傳感器：
3.無線電遙測（電池供電，2.4GHz）
隨著現代低功耗無線遙測采集和傳輸電子設備的出現，制造電池供電的扭矩傳感器成為可能，這些傳感器在兩次充電之間提供足夠長的運行時間，使其適用于廣泛的工業和研究應用。
避免轉子和定子線圈意味著安裝無線扭矩傳感器比其他類型的過程更簡單，因為無需考慮布線或線圈對齊，這也意味著測量信號可以傳輸相當長的距離（最遠 120 米）容易地。無線遙測系統提供的數據流是廣播的，因此可以由具有不同功能（如數字顯示、模擬輸出和基于 PC 的 USB 采集）的多個接收器單元讀取，從而使多功能系統的設置變得快速和容易。
4
立即詢價
您提交后，專屬客服將第一時間為您服務