扭矩传感器的计量常见问题与解决措施

　　扭矩传感器基本介绍

　　扭矩是在旋转动力系统中最频繁涉及到的参数，为了检测旋转扭矩，使用较多的是扭转角相位差式传感器。该传感器是在弹性轴的两端安装着两组齿数、形状及安装角度完全相同的齿轮，在齿轮的外侧各安装着一只接近（磁或光）传感器。当弹性轴旋转时，这两组传感器就可以测量出两组脉冲波，比较这两组脉冲波的前后沿的相位差就可以计算出弹性轴所承受的扭矩量。该方法的优点：实现了转矩信号的非接触传递，检测信号为数字信号；缺点：体积较大，不易安装，低转速时由于脉冲波的前后沿较缓不易比较，因此低速性能不理想。

　　扭矩测试比较成熟的检测手段为应变电测技术，它具有精度高、频响快、可靠性好、寿命长等优点。 将专用的测扭应变片用应变胶粘贴在被测弹性轴上，并组成应变桥，若向应变桥提供工作电源即可测试该弹性轴受扭的电信号。这就是基本的扭矩传感器模式。但是在旋转动力传递系统中，最棘手的问题是旋转体上的应变桥的桥压输入及检测到的应变信号输出如何可靠地在旋转部分与静止部分之间传递，通常的做法是用导电滑环来完成。 由于导电滑环属于磨擦接触，因此不可避免地存在着磨损并发热，因而限制了旋转轴的转速及导电滑环的使用寿命。并且由于接触不可靠引起信号波动，从而造成测量误差大甚至测量不成功。

　　为了克服导电滑环的缺陷，另一个办法就是采用无线电遥测的方法 ：将扭矩应变信号在旋转轴上放大并进行V/F转换成频率信号，通过载波调制用无线电发射的方法从旋转轴上发射至轴外，再用无线电接收的方法，就可以得到旋转轴受扭的信号。 旋转轴上的能源供应是固定在旋转轴上的电池。该方法即为遥测扭矩仪。

　　扭矩传感器的计量常见问题与解决措施

　　目前扭矩传感器的计量存在四个方面的问题：一是传感器的结构形式各异；二是转接件不统一；三是在线计量受到制约；四是扭矩测量仪表的通用性不佳。针对扭矩计量过程中遇到的这些问题，以及现实中扭矩计量的实际需要，我们可以尝试从以下几个方面采取措施。

　　一、统一传感器制造标准

　　对现行的行业标准进行修订或者对扭矩传感器制定专门的行业标准，以对扭矩传感器输入输出端的结构形式进行统一或限定，规范扭矩传感器制造标准，适应各行各业扭矩测量的需求。统一标准是解决扭矩传感器计量问题的关键，生产制造标准统一了，接下来连接件、在线计量等问题都会有所缓解。

　　

　　二、规范连接件加工尺度

　　对机械制造行业来说，标准件有千百万种，都有对应的标准和要求。对于扭矩传感器的连接件来说，首先应尽量使用现有的标准件，不满足使用要求的可以制定相应的尺度，对使用材料、几何形状、强度、热处理要求等要进行统一规定。也可以在现行的行业标准里对此进行一定的限定，从而方便生产制造商制造和客户的选型使用，同时尽量减少转接件的叠加，以免带来不确定度分量。

　　三、研发在线计量标准

　　研发在线计量的相关标准，使装置可以调节采样频率、采样周期等参数；装置可以具有多个量程；有固定的方式与被检设备相连接，以减少人为因素的影响；有在线反馈补偿系统，保证在线计量装置的串接不会带来新的影响量或者影响很小；以无线WiFi方式或蓝牙方式植入系统，保证无扰动态检测等，实现生产检测两不误。

　　四、规定测量仪表的通用性

　　如在力值领域，由于传感器的制造原理都相同，某型二次仪表就能很好地适应各类型力传感器的要求，从而组成通用型的测力系统，在生产生活中的力值测量应用就非常广泛，几乎到处可见。因此，应借鉴测力仪表的形式，针对不同应用领域的扭矩传感器，研发相应类型的扭矩测量仪表，尽可能有通用型仪表做匹配，减少客户选型的复杂工作，提高测量计量的效率和准确度。