測轉(zhuǎn)角測扭矩是一種特別適合細長旋轉(zhuǎn)軸的扭矩測量方案。該方案多是在旋轉(zhuǎn)軸的同軸方向上加裝柔性扭桿,通過測量扭桿旋轉(zhuǎn)的相對角度測量扭矩。已有的測轉(zhuǎn)角測扭矩的方案有:電磁式測轉(zhuǎn)角測扭矩、光電式測轉(zhuǎn)角測扭矩、激光式測轉(zhuǎn)角測扭矩、電容式測轉(zhuǎn)角測扭矩等。電測方法將工程振動的參量轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)電子線路放大后顯示和記錄。

      測反作用力測扭矩是通過測量制動扭矩(為阻止電動機的旋轉(zhuǎn)而施加的反扭矩,該扭矩就叫做制動扭矩)測扭矩的一種扭矩測量方案,這種方法有一定的局限性,只能測靜態(tài)力矩。采用這種方案的扭矩測量案例有:扭力扳手、靜態(tài)扭矩實驗測量裝置等。

非接觸測量可以滿足對于扭矩測量的眾多需求:

1)長期不間斷、高可靠性扭矩測量。一般性扭矩傳感器一旦失效,不僅會造成扭矩傳感器自身的損壞,更嚴重的是會造成被測量設(shè)備的重大機械損壞。例如:應(yīng)變式扭矩測量裝置中應(yīng)變計的引線需要靠滑環(huán)(見圖1)引出,長時間工作后,滑環(huán)極易發(fā)熱老化,甚至斷裂脫落,所以出于可靠性的考慮,該方案多用于低速旋轉(zhuǎn)軸的短期扭矩測量。19世紀30年代,相位差式扭矩測量裝置在歐洲發(fā)明成功,當時的測量精度可以達到±4%[1]。如果選擇非接觸式扭矩傳感器測量扭矩,它與旋轉(zhuǎn)軸沒有力的相互作用,工作過程中不受軸向負載和彎曲載荷,所以零件損耗小,工作壽命長,可以實現(xiàn)長期不間斷、可靠性測量扭矩。

2)高動態(tài)性精磚扭矩測量。傳感器自身的轉(zhuǎn)動慣量是影響扭矩測量精度和動態(tài)性的重要問題,因為傳感器是有重量的,安裝在旋轉(zhuǎn)軸上后就相當于增加了一個“額外質(zhì)量”,這一質(zhì)量在旋轉(zhuǎn)軸較輕或者轉(zhuǎn)速較慢的情況下是不能忽略的,那便會導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速明顯下降,測量得到的扭矩大小將受到嚴重影響。其測量原理是，傳動軸上的機械應(yīng)變引起貼在該軸上的應(yīng)變片的電阻發(fā)生變化，使電橋失去平衡。如果采用非接觸式扭矩測量,傳感器對旋轉(zhuǎn)軸無附加外力,這可以從根本上提高測量的動態(tài)性和精準性,同時有助于提高系統(tǒng)的分辨率。

3)準確控制被測裝置。因為一般性扭矩測量裝置的體積大,并且要與旋轉(zhuǎn)軸直接接觸,所以存在著一個不可避免的問題,即由于安裝位置不當,或者接觸測量時產(chǎn)生的干擾力或扭矩而改變旋轉(zhuǎn)軸的運動狀態(tài),這類干擾是隨機的,很難評估和定量,而扭矩測量往往又是作為控制單元的反饋信號。這樣就會直接導(dǎo)致控制的準確性難以保證。在這套扭振測量系統(tǒng)中,設(shè)計了8路A/D轉(zhuǎn)換通道,可以將機端電壓與電流測量值轉(zhuǎn)換為數(shù)字量,A/D轉(zhuǎn)換利用單片機內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換部件。采取非接觸式扭矩測量,從源頭上消除傳感器施加在旋轉(zhuǎn)軸上的附加力,末端控制的高準確性才有可能實現(xiàn)。

實現(xiàn)非接觸式扭矩測量的關(guān)鍵技術(shù)

扭矩的非接觸式測量是在接觸式測量的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它綜合利用了已有的扭矩測量技術(shù)和方法,通過技術(shù)改進和升級實現(xiàn)非接觸的扭矩測量目標。工程中,實現(xiàn)非接觸測量的關(guān)鍵在于實現(xiàn)非接觸的扭矩信號傳遞。使傳感器的發(fā)展日新月益，且數(shù)字化、多功能與智能化是現(xiàn)代傳感器發(fā)展的重要特征?，F(xiàn)階段,可以實現(xiàn)非接觸扭矩信號傳遞的關(guān)鍵技術(shù)有如下兩種。

基于無線信號傳輸模塊的非接觸扭矩測量方案

基于一般性扭矩測量方案,即測應(yīng)變測扭矩、測轉(zhuǎn)矩測扭矩、測反作用力測扭矩,這一方案是指增添無線信號傳輸?shù)墓δ軉卧獙崿F(xiàn)非接觸扭矩信號傳遞。這是一種改良方案,通過技術(shù)改進實現(xiàn)從有線接觸式扭矩測量到非接觸無線扭矩測量的升級。