扭矩傳感器原理

扭矩傳感器按以下順序檢測扭矩：

1. 扭轉力（扭矩）施加于軸上。

2. 扭矩導致軸的扭曲和變形。

3. 測量軸的扭轉和變形。

4. 根據測量值計算出施加到軸上的扭矩。

軸的扭轉和應變被處理并以電信號的形式輸出。許多扭矩傳感器都配有放大器，可以放大電信號并將其輸出為易于用 A/D 轉換器測量的值。有些扭矩傳感器配有顯示屏，可以讓你現場直觀地檢查扭矩值。

測量軸的扭轉和應變的方法多種多樣，但目前實際使用的扭矩傳感器中常用的方法有以下四種。

1.應變式扭矩傳感器

圖2.應變計扭矩傳感器軸

該方法使用應變計測量軸上的應變。應變計是一種通過測量因膨脹和收縮引起的電阻變化而產生的應變的傳感器。如圖2所示，當對軸施加扭矩時，在軸的±45°方向上會產生拉伸應力和壓縮應力。利用應變計測量該應力方向的應變。

2.電容式扭矩傳感器

該方法通過測量電容器電容的變化來測量軸向應變。在軸上放置兩個電極，當軸發生扭曲時，電極的相對位置會發生變化，從而測量電容的變化。

與應變計式相比，該方法結構更簡單，可以縮短軸長，因此廣泛應用于機器人扭矩傳感器。

3.磁致伸縮扭矩傳感器

該方法通過測量線圈電感的變化來測量軸應變。當扭轉力施加到軸上時，磁導率（磁通通過的難易程度）會發生變化。這一原理被稱為逆磁致伸縮效應。磁致伸縮扭矩傳感器將線圈放置在軸的外部，并通過線圈電感的變化來檢測軸的磁導率的變化。

磁致伸縮扭矩傳感器可以非接觸式測量扭矩，具有以下優點：

• 能夠測量旋轉軸的扭矩，例如電動機或發動機的旋轉軸

• 由于不需要將傳感器安裝到軸上，因此可以在不損害軸的強度的情況下測量扭矩。

4.光學扭矩傳感器

該方法使用光學傳感器測量軸向應變。如果軸發生扭曲或變形，發光部分和受光部分的位置就會錯位，導致接收到的光量產生差異。接收到的光量的差異被轉換成電信號并被檢測為扭矩。