轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器的原理是什么

轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器的原理主要有以下幾種。

一種是由扭力軸、磁檢測器、轉(zhuǎn)筒及殼體等部分構(gòu)成。磁檢測器包含配對的兩組內(nèi)、外齒輪，還有永久磁鋼和感應(yīng)線圈。外齒輪裝在扭力軸測量段兩端，內(nèi)齒輪在轉(zhuǎn)筒內(nèi)與外齒輪相對，永久磁鋼緊挨著內(nèi)齒輪在轉(zhuǎn)筒里。永久磁鋼、內(nèi)外齒輪形成環(huán)狀閉合磁路，感應(yīng)線圈固定在殼體兩端蓋內(nèi)。驅(qū)動電機(jī)帶動內(nèi)齒輪隨轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)，內(nèi)外齒輪是變位齒輪不嚙合，齒頂有工作氣隙，相對旋轉(zhuǎn)時齒頂和齒槽交替，轉(zhuǎn)動一個齒位工作氣隙就發(fā)生一個周期變化，磁路的磁阻和磁通也相應(yīng)周期變化，于是線圈中感應(yīng)出近似正弦波的電壓訊號，且訊號電壓瞬時值變化和內(nèi)外齒輪相對位置變化一致。安裝時兩只內(nèi)齒輪投影重合，而扭力軸上兩只外齒輪錯動半個齒，所以兩個電壓訊號有半個周期相位差。當(dāng)扭力軸受扭矩作用產(chǎn)生扭角，外齒輪錯位角變化，兩個電壓訊號相差角也跟著變，扭角和扭矩成正比，相位差角變化也和扭矩成正比。將傳感器的兩個電壓訊號輸入 TR-1 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速功率測量儀，經(jīng)過放大、整形、檢相、變換成計數(shù)脈沖，然后計數(shù)顯示，就能直接讀出扭矩和轉(zhuǎn)速測量結(jié)果。

還有一種是通過彈性軸、兩組磁電信號發(fā)生器，把被測轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成具有相位差的兩組交流電信號，這兩組交流電信號的頻率相同且與軸的轉(zhuǎn)速成正比，而其相位差的變化部分又與被測轉(zhuǎn)矩成正比。在彈性軸的兩端安裝有兩只信號齒輪，在兩齒輪的上方各裝有一組信號線圈，在信號線圈內(nèi)均裝有磁鋼，與信號齒輪組成磁電信號發(fā)生器。當(dāng)信號齒輪隨彈性軸轉(zhuǎn)動時，由于信號齒輪的齒頂及齒谷交替周期性的掃過磁鋼的底部，使氣隙磁導(dǎo)產(chǎn)生周期性的變化，線圈內(nèi)部的磁通量亦產(chǎn)生周期性變化，使線圈中感生出近似正弦波的交流電信號。這兩組交流電信號的頻率相同且與軸的轉(zhuǎn)速成正比，因此可以用來測量轉(zhuǎn)速。這兩組交流電信號之間的相位與其安裝的相對位置及彈性軸所傳遞扭矩的大小及方向有關(guān)。當(dāng)彈性軸不受扭時，兩組交流電信號之間的相位差只與信號線圈及齒輪的安裝相對位置有關(guān)，這一相位差一般稱為初始相位差，在設(shè)計制造時，使其相差半個齒距左右，即兩組交流電信號之間的初始相位差在 180 度左右。在彈性軸受扭時，將產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形，使兩組交流電信號之間的相位差發(fā)生變化，在彈性變形范圍內(nèi)，相位差變化的絕對值與轉(zhuǎn)矩的大小成正比。把這兩組交流電信號用專用屏蔽電纜線送入 NC 型扭矩測量儀或具有其功能的扭矩卡送入計算機(jī)，即可得到轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及功率的精確值。

此外，輸入軸和輸出軸由扭桿連接，輸入軸上有花鍵，輸出軸上則是鍵槽，當(dāng)扭桿受到轉(zhuǎn)動力矩作用發(fā)生扭轉(zhuǎn)的時候，花鍵與鍵槽的相對位置則被改變，它們的相對位移改變量就是扭轉(zhuǎn)桿的扭轉(zhuǎn)量。這樣的過程使得花鍵上的磁感強(qiáng)度變化，通過線圈轉(zhuǎn)化為電壓信號。

應(yīng)變片扭矩傳感器使用的是應(yīng)變電測技術(shù)。利用彈性軸，粘貼應(yīng)變計，組成測量電橋，當(dāng)彈性軸受扭矩作用發(fā)生微小形變，電橋的電阻值就會發(fā)生變化，進(jìn)而電信號發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)扭矩的測量。當(dāng)彈性軸旋轉(zhuǎn)時，兩組傳感器的波形產(chǎn)生相位差，從而計算出扭矩。

（圖/文/攝：太平洋汽車 整理于互聯(lián)網(wǎng)）