由于實(shí)際的齒輪存在齒形誤差,所以即使軸系無扭振,也會(huì)導(dǎo)致每個(gè)齒形對(duì)應(yīng)的矩形脈沖寬度不同。為了消除齒形誤差影響,首先測(cè)定無扭振時(shí)各齒形對(duì)應(yīng)的矩形脈沖寬度,并以此作為每個(gè)齒形的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。采用這種方案的扭矩測(cè)量案例有:扭力扳手、靜態(tài)扭矩實(shí)驗(yàn)測(cè)量裝置等。這樣,在以后的測(cè)量中把各齒對(duì)應(yīng)的矩形脈沖寬度與基準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,得到脈沖寬度變化值,經(jīng)過換算得到扭振角位移。為了準(zhǔn)確記錄每個(gè)齒的位置,在軸系上安裝一個(gè)鍵相傳感器,以鍵相傳感器信號(hào)作為參考起點(diǎn)。

非接觸測(cè)量可以滿足對(duì)于扭矩測(cè)量的眾多需求:

1)長(zhǎng)期不間斷、高可靠性扭矩測(cè)量。一般性扭矩傳感器一旦失效,不僅會(huì)造成扭矩傳感器自身的損壞,更嚴(yán)重的是會(huì)造成被測(cè)量設(shè)備的重大機(jī)械損壞?；貜?fù)力的大小與位移大小始終成正比，方向始終相反，即符合公式F＝－kx。例如:應(yīng)變式扭矩測(cè)量裝置中應(yīng)變計(jì)的引線需要靠滑環(huán)(見圖1)引出,長(zhǎng)時(shí)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(cè)量。如果選擇非接觸式扭矩傳感器測(cè)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(fù)載和彎曲載荷,所以零件損耗小,工作壽命長(zhǎng),可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期不間斷、可靠性測(cè)量扭矩。

2)高動(dòng)態(tài)性精磚扭矩測(cè)量。該模型稱為剛性支承的轉(zhuǎn)子，對(duì)它進(jìn)行分析計(jì)算所得到的概念和結(jié)論用于簡(jiǎn)單的旋轉(zhuǎn)機(jī)械是適用的。傳感器自身的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是影響扭矩測(cè)量精度和動(dòng)態(tài)性的重要問題,因?yàn)閭鞲衅魇怯兄亓康?安裝在旋轉(zhuǎn)軸上后就相當(dāng)于增加了一個(gè)“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(huì)導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速明顯下降,測(cè)量得到的扭矩大小將受到嚴(yán)重影響。如果采用非接觸式扭矩測(cè)量,傳感器對(duì)旋轉(zhuǎn)軸無附加外力,這可以從根本上提高測(cè)量的動(dòng)態(tài)性和精準(zhǔn)性,同時(shí)有助于提高系統(tǒng)的分辨率。

3)準(zhǔn)確控制被測(cè)裝置。因?yàn)橐话阈耘ぞ販y(cè)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(gè)不可避免的問題,即由于安裝位置不當(dāng),或者接觸測(cè)量時(shí)產(chǎn)生的干擾力或扭矩而改變旋轉(zhuǎn)軸的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),這類干擾是隨機(jī)的,很難評(píng)估和定量,而扭矩測(cè)量往往又是作為控制單元的反饋信號(hào)。該方案首先測(cè)量旋轉(zhuǎn)軸表面的應(yīng)力應(yīng)變值,再將測(cè)量值代入相應(yīng)的力學(xué)公式折算,最終獲得旋轉(zhuǎn)軸上承受的扭矩大小。這樣就會(huì)直接導(dǎo)致控制的準(zhǔn)確性難以保證。采取非接觸式扭矩測(cè)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(zhǔn)確性才有可能實(shí)現(xiàn)。

實(shí)現(xiàn)非接觸式扭矩測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)

扭矩的非接觸式測(cè)量是在接觸式測(cè)量的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它綜合利用了已有的扭矩測(cè)量技術(shù)和方法,通過技術(shù)改進(jìn)和升級(jí)實(shí)現(xiàn)非接觸的扭矩測(cè)量目標(biāo)。扭矩測(cè)量的關(guān)鍵是解決信號(hào)的傳輸問題，目前常見的扭矩信號(hào)傳輸方式有有線傳輸和無線傳輸兩種。工程中,實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量的關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)非接觸的扭矩信號(hào)傳遞?，F(xiàn)階段,可以實(shí)現(xiàn)非接觸扭矩信號(hào)傳遞的關(guān)鍵技術(shù)有如下兩種。

基于無線信號(hào)傳輸模塊的非接觸扭矩測(cè)量方案

基于一般性扭矩測(cè)量方案,即測(cè)應(yīng)變測(cè)扭矩、測(cè)轉(zhuǎn)矩測(cè)扭矩、測(cè)反作用力測(cè)扭矩,這一方案是指增添無線信號(hào)傳輸?shù)墓δ軉卧獙?shí)現(xiàn)非接觸扭矩信號(hào)傳遞。這是一種改良方案,通過技術(shù)改進(jìn)實(shí)現(xiàn)從有線接觸式扭矩測(cè)量到非接觸無線扭矩測(cè)量的升級(jí)。