美國(guó)PCB高靈敏度加速度傳感器355B04

美國(guó)PCB高靈敏度加速度傳感器355B04

扭矩傳感器 
扭矩傳感器，（又稱力矩傳感器、扭力傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器、扭矩儀）分為動(dòng)態(tài)和靜態(tài)兩大類，其中動(dòng)態(tài)扭矩傳感器又可叫做轉(zhuǎn)矩傳感器、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器、非接觸扭矩傳感器、旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器等。 扭矩傳感器是對(duì)各種旋轉(zhuǎn)或非旋轉(zhuǎn)機(jī)械部件上對(duì)扭轉(zhuǎn)力矩感知的檢測(cè)。扭矩傳感器將扭力的物理變化轉(zhuǎn)換成精確的電信號(hào)。扭矩傳感器可以應(yīng)用在制造粘度計(jì)，電動(dòng)（氣動(dòng)，液力）扭力扳手，它具有精度高，頻響快，可靠性好，壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
中文名 扭矩傳感器 外文名 MRT 又    稱 力矩傳感器、扭力傳感器 分    類 動(dòng)態(tài)和靜態(tài) 優(yōu)    點(diǎn) 精度高，頻響快，可靠性好
目錄
1 基本介紹
2 兩類傳感器
3 高性能無線型
4 電子式
5 應(yīng)用范圍
6 產(chǎn)品信息
? 基本原理
? 產(chǎn)品特點(diǎn)
7 信號(hào)傳輸
? 信號(hào)輸出
? 信號(hào)采集
8 注意事項(xiàng)
9 安裝使用
? 使用環(huán)境
? 安裝方式
10 利與弊
? 發(fā)展趨勢(shì)
? 不足之處
基本介紹編輯
扭矩是在旋轉(zhuǎn)動(dòng)力系統(tǒng)中頻繁涉及到的參數(shù)，為了檢測(cè)旋轉(zhuǎn)扭矩，使用較多的是扭轉(zhuǎn)角相位差式傳感器。該傳感器是在彈性軸的兩端安裝著兩組齒數(shù)、形狀及安裝角度*相同的齒輪，在齒輪的外側(cè)各安裝著一只接近(磁或光)傳感器。當(dāng)彈性軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，這兩組傳感器就可以測(cè)量出兩組脈沖波，比較這兩組脈沖波的前后沿的相位差就可以計(jì)算出彈性軸所承受的扭矩量。該方法的優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)矩信號(hào)的非接觸傳遞，檢測(cè)信號(hào)為數(shù)字信號(hào)；缺點(diǎn)：體積較大，不易安裝，低轉(zhuǎn)速時(shí)由于脈沖波的前后沿較緩不易比較，因此低速性能不理想。
扭矩測(cè)試比較成熟的檢測(cè)手段為應(yīng)變電測(cè)技術(shù)，它具有精度高、頻響快、可靠性好、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。 將的測(cè)扭應(yīng)變片用應(yīng)變膠粘貼在被測(cè)彈性軸上，并組成應(yīng)變橋，若向應(yīng)變橋提供工作電源即可測(cè)試該彈性軸受扭的電信號(hào)。這就是基本的扭矩傳感器模式。但是在旋轉(zhuǎn)動(dòng)力傳遞系統(tǒng)中，棘手的問題是旋轉(zhuǎn)體上的應(yīng)變橋的橋壓輸入及檢測(cè)到的應(yīng)變信號(hào)輸出如何可靠地在旋轉(zhuǎn)部分與靜止部分之間傳遞，通常的做法是用導(dǎo)電滑環(huán)來完成。 由于導(dǎo)電滑環(huán)屬于磨擦接觸，因此不可避免地存在著磨損并發(fā)熱，因而限制了旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速及導(dǎo)電滑環(huán)的使用壽命。并且由于接觸不可靠引起信號(hào)波動(dòng)，從而造成測(cè)量誤差大甚至測(cè)量不成功。為了克服導(dǎo)電滑環(huán)的缺陷，另一個(gè)辦法就是采用無線電遙測(cè)的方法 :將扭矩應(yīng)變信號(hào)在旋轉(zhuǎn)軸上放大并進(jìn)行V/F轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)，通過載波調(diào)制用無線電發(fā)射的方法從旋轉(zhuǎn)軸上發(fā)射至軸外，再用無線電接收的方法，就可以得到旋轉(zhuǎn)軸受扭的信號(hào)。 旋轉(zhuǎn)軸上的能源供應(yīng)是固定在旋轉(zhuǎn)軸上的電池。該方法即為遙測(cè)扭矩儀。
兩類傳感器編輯
非接觸式扭矩傳感器
非接觸式扭矩傳感器輸入軸和輸出軸由扭桿連接起來，輸入軸上有花鍵，輸出軸上有鍵槽。當(dāng)扭桿受方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩作用發(fā)生扭轉(zhuǎn)時(shí)，輸入軸上的花鍵和輸出軸上鍵槽之間的相對(duì)位置就被改變了?；ㄦI和鍵槽的相對(duì)位移改變量等于扭轉(zhuǎn)桿的扭轉(zhuǎn)量，使得花鍵上的磁感強(qiáng)度改變，磁感強(qiáng)度的變化，通過線圈轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)。非接觸扭矩傳感器由于采用的是非接觸的工作方式，因而壽命長(zhǎng)、可靠性高，不易受到磨損、有更小的延時(shí)、 受軸的偏轉(zhuǎn)和軸向偏移的影響更小，已經(jīng)廣泛用于轎車領(lǐng)域。 [1] 
應(yīng)變片扭矩傳感器
應(yīng)變片傳感器扭矩測(cè)量采用應(yīng)變電測(cè)技術(shù)。在彈性軸上粘貼應(yīng)變計(jì)組成測(cè)量電橋，當(dāng)彈性軸受扭矩產(chǎn)生微小變形后引起電橋電阻值變化，應(yīng)變電橋電阻的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的變化從而實(shí)現(xiàn)扭矩測(cè)量。傳感器就完成如下的信息轉(zhuǎn)換；傳感器由彈性軸、測(cè)量電橋、儀器用放大器、接口電路組成。
高性能無線型編輯
高性能無線扭矩傳感器將傳感器與無線通信技術(shù)結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無線傳輸。扭矩電信號(hào)由單片機(jī)控制的信號(hào)處理電路進(jìn)行放大、A/D轉(zhuǎn)換之后，編碼器將采集到的數(shù)字量編碼傳送給發(fā)射模塊進(jìn)行發(fā)送。接收模塊接收到數(shù)據(jù)后，解碼器將譯出的數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)，由LED顯示得到的扭矩?cái)?shù)據(jù)值。傳感器數(shù)據(jù)采集發(fā)射電路由扭矩傳感器、信號(hào)處理部分、單片機(jī)和無線發(fā)射電路組成。扭矩傳感器將電阻應(yīng)變片產(chǎn)生的應(yīng)變電信號(hào)傳送到信號(hào)處理電路。信號(hào)處理部分對(duì)傳感器模擬信號(hào)提取放大，并進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換。微處理器負(fù)責(zé)控制系統(tǒng)各部分器件的工作，并對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理。無線發(fā)射電路在微處理器的控制下，由編碼器將采集到的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的編碼和處理，并用發(fā)射模塊發(fā)射出。實(shí)現(xiàn)無線傳輸。
電子式編輯
電子式扭矩儀是一種針對(duì)風(fēng)機(jī)、水泵試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)能效評(píng)測(cè)的便攜式高性能軸功率測(cè)量?jī)x器。電子式扭矩儀創(chuàng)造性的摒棄了傳統(tǒng)機(jī)電式扭矩傳感器繁瑣、復(fù)雜、在很多現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下不易實(shí)現(xiàn)的安裝過程，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)、水泵電機(jī)效率的實(shí)時(shí)測(cè)量，監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)、水泵電機(jī)在使用過程中各環(huán)節(jié)的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)研究風(fēng)機(jī)、水泵電機(jī)的使用狀態(tài)提供了實(shí)時(shí)、真實(shí)、可靠的數(shù)據(jù)；避免了因機(jī)電式扭矩傳感器安裝不當(dāng)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果造成的影響。
電子式扭矩儀能*取代傳統(tǒng)扭矩傳感器的軸功率測(cè)量功能，并且能獲取風(fēng)機(jī)、水泵電機(jī)的實(shí)時(shí)效率，為風(fēng)機(jī)、水泵機(jī)組節(jié)能提供了嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)評(píng)測(cè)手段。
電子式扭矩儀
電子式扭矩儀(3張)
應(yīng)用范圍編輯
扭矩傳感器是一種測(cè)量各種扭矩、轉(zhuǎn)速及機(jī)械功率的精密測(cè)量?jī)x器。應(yīng)用范圍十分廣泛，主要用于：
1、電動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等旋轉(zhuǎn)動(dòng)力設(shè)備輸出扭矩及功率的檢測(cè)；
2、風(fēng)機(jī)、水泵、齒輪箱、扭力板手的扭矩及功率的檢測(cè)；
3、鐵路機(jī)車、汽車、拖拉機(jī)、飛機(jī)、船舶、礦山機(jī)械中的扭矩及功率的檢測(cè)；
4、可用于污水處理系統(tǒng)中的扭矩及功率的檢測(cè)；
5、可用于制造粘度計(jì)；
6、可用于過程工業(yè)和流程工業(yè)中；
7、可以應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室，測(cè)試部門以及生產(chǎn)監(jiān)控和質(zhì)量控制；
產(chǎn)品信息編輯
基本原理
扭矩的測(cè)量：采用應(yīng)變片電測(cè)技術(shù)，在彈性軸上組成應(yīng)變橋。如圖1所示：

產(chǎn)品特點(diǎn)
1.信號(hào)輸出可任意選擇波形─方波或脈沖波。
2.檢測(cè)精度高、穩(wěn)定性好、抗干擾性強(qiáng)。
3.不需反復(fù)調(diào)零即可；連續(xù)測(cè)量正反扭矩。
4.即可測(cè)量靜止扭矩，也可測(cè)量動(dòng)態(tài)扭矩。
5.體積小、重傳感器可脫離二次儀表獨(dú)立使用，只要按插座針號(hào)提供 +15V，-15V（200mA）的電源，即可輸出阻抗與扭矩成正比的等方波或脈沖波頻率信號(hào)。量輕、易于安裝。
6.測(cè)量范圍： 0—10000Nm標(biāo)準(zhǔn)可選, 非標(biāo)準(zhǔn)2萬Nm、3萬Nm、5萬Nm、8萬Nm、10萬Nm，特殊量程可定制。
信號(hào)傳輸編輯
信號(hào)輸出
· 方波信號(hào)、脈沖信號(hào)。
· 扭矩傳感器的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出是頻率信號(hào)，即5-15KHz；為了適應(yīng)客戶需求，無需外置模塊，與原始輸出電路整合設(shè)計(jì)直接輸出4-20mA、0-20mA、1-5V、0-5V模擬信號(hào)，方便客戶采。
2、扭矩信號(hào)處理形式：
· 扭矩傳感器輸出的頻率信號(hào)送到頻率計(jì)或數(shù)字表，直接讀取與扭矩成正比的頻率信號(hào)或電壓、電流信號(hào)。
· 扭矩傳感器的扭矩與頻率信號(hào)送給單片機(jī)二次儀表，直接顯示實(shí)時(shí)扭矩值、轉(zhuǎn)速及輸出功率值及 RS232通訊信號(hào)。
· 直接將扭矩與轉(zhuǎn)速的頻率信號(hào)送給計(jì)算機(jī)或 PLD進(jìn)行處理。 [1] 
信號(hào)采集
頻率輸出信號(hào)的信號(hào)采集頻率信號(hào)輸出時(shí)，與后續(xù)的信號(hào)采集設(shè)備的建議接口電路如圖所示
頻率信號(hào)采集
頻率信號(hào)采集
電流或電壓輸出信號(hào)的信號(hào)采集如圖所示。
電流電壓信號(hào)采集
電流電壓信號(hào)采集
注意事項(xiàng)編輯
1.安裝時(shí)，不能帶電操作，切莫直接敲打、碰撞傳感器。
2.聯(lián)軸器的緊固螺栓應(yīng)擰緊 ,聯(lián)軸器的外面應(yīng)加防護(hù)罩，避免人身傷害。
3.信號(hào)線輸 出不得對(duì)地 ,對(duì)電源短路,輸出電流不大于10mA· 屏蔽電纜線的屏蔽層必須與 +15V電源的公共端（電源地）連接。
安裝使用編輯
使用環(huán)境
扭矩傳感器應(yīng)安裝在環(huán)境溫度為0℃ ～ 60℃，相對(duì)濕度小于90%，無易燃、易爆品的環(huán)境里。不宜安裝在強(qiáng)電磁干擾的環(huán)境中。
安裝方式
(1) 水平安裝:如圖11所示:

(2) 垂直安裝:圖12所示:

3、連接方式： 扭矩傳感器與動(dòng)力設(shè)備、負(fù)載設(shè)備之間的連接
（1）彈性柱銷聯(lián)軸器連接如圖13所示，此種連接方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，維護(hù)方便。能夠微量補(bǔ)償安裝誤差造成的軸的相對(duì)偏移，同時(shí)能起到輕微減振的作用。適用于中等載荷、起動(dòng)頻繁的高低速運(yùn)轉(zhuǎn)場(chǎng)合，工作溫度為-20-70℃。

（2）剛性聯(lián)軸器連接如圖14所示，這種連接形式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，無補(bǔ)償性能，不能緩沖減振，對(duì)兩軸的安裝精度較高。用于振動(dòng)很小的工況條件。

4、安裝要求：
（1） 扭矩傳感器可水平安裝，也可垂直安裝。
（2） 如圖11、12所示，動(dòng)力設(shè)備、傳感器、負(fù)載設(shè)備應(yīng)安裝在穩(wěn)固的基礎(chǔ)上，以避免過大的震動(dòng)，否則可能發(fā)生數(shù)據(jù)不穩(wěn)，降低測(cè)量精度，甚至損壞傳感器。
（3） 采用彈性柱銷聯(lián)軸器或剛性聯(lián)軸器連接。
（4） 動(dòng)力設(shè)備、傳感器、負(fù)載設(shè)備軸線的同心度應(yīng)小于Φ0.05mm。
利與弊編輯
發(fā)展趨勢(shì)
隨著自控系統(tǒng)的不斷完善和發(fā)展，對(duì)扭矩傳感器的精度、可靠性和響應(yīng)速度提出了更高的要求。扭矩傳感器正呈現(xiàn)以下的發(fā)展趨勢(shì)：
1、測(cè)試系統(tǒng)向微型化數(shù)字化、智能化、虛擬化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展；
2、從單功能向多功能發(fā)展，包括自補(bǔ)償、自修正、自適應(yīng)、自診斷、遠(yuǎn)程設(shè)定、狀態(tài)組合、信息存儲(chǔ)和記憶；
3、向著小型化、集成化方向發(fā)展。傳感器的檢測(cè)部分可以通過結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)和優(yōu)化來實(shí)現(xiàn)小型化，IC部分可以整合盡可能多的半導(dǎo)體部件、電阻到一個(gè)單獨(dú)的IC部件上，減少外部部件的數(shù)量；
4、由靜態(tài)測(cè)試向動(dòng)態(tài)在線檢測(cè)方向發(fā)展；
不足之處
遙測(cè)扭矩儀成功之處在于克服了電滑環(huán)的兩項(xiàng)缺陷，但也存在著三個(gè)不足之處，
其一：易受使用現(xiàn)場(chǎng)電磁波的干擾；
其二：由于是電池供電，所以只能短期使用；
其三：由于在旋轉(zhuǎn)軸上附加了結(jié)構(gòu)，易引起高轉(zhuǎn)速時(shí)的動(dòng)平衡問題，在小量程及小直徑軸時(shí)更突出；
數(shù)字式扭矩傳感器吸取了上述各種方法的優(yōu)點(diǎn)并克服了其缺陷，在應(yīng)變傳感器的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了兩組旋轉(zhuǎn)變壓器，實(shí)現(xiàn)了能源及信號(hào)的非接觸傳遞。并做到了扭矩信號(hào)的傳遞與是否旋轉(zhuǎn)無關(guān)，與轉(zhuǎn)速大小無關(guān)，與旋轉(zhuǎn)方向無關(guān)。

式傳感器的應(yīng)用還將迅速發(fā)展。