扭矩传感器,(又称力矩传感器、扭力传感器、转矩传感器、扭矩仪)分为动态和静态两大类,其中动态扭矩传感器又可叫做转矩传感器、转矩转速传感器、非接触扭矩传感器、旋转扭矩传感器等。扭矩传感器是对各种旋转或非旋转机械部件上对扭转力矩感知的检测。扭矩传感器将扭力的物理变化转换成精确的电信号。扭矩传感器可以应用在制造粘度计,电动(气动,液力)扭力扳手,它具有精度高,频响快,可靠性好,寿命长等优点。 发展沿革
扭矩传感器的发展历程大致为:光学机械变形类型、电磁感应类型、相位差类型、应变类型。1856年汤姆逊发现了在机械应变作用下,金属丝电阻会发生变化的现象,这奠定了电阻应变片的研制基础。1938年鲁奇与西蒙斯制造了纸基式电阻应变片。此后,电阻应变片得到了快速地发展,在工程领域得到了广泛应用,电阻应变片也是用于扭矩测量的一种较佳选择。 应变型扭矩传感器可利用被测物理量在弹性元件上产生弹性变形,因而弹性变形可通过应变片转换成电阻的变化,从而测出扭矩值。在转动状态下可靠地自供电技术和信号传输技术是此类扭矩传感器仍需研究的主要问题。1982年日本福冈九州大学Sasada等研究人员研制出了新型磁头扭矩传感器,利用等离子法在转轴表面喷覆了一段磁致伸缩层,可以使整个测试装置做的紧凑。1984年,Sasada等人提出了改进方案,为了获得较宽的动态范围和较好的线性度,采用了具有特定形状的磁场各向异性的三角形或平行四边形磁片。1986年Sasada等人研究了应用非晶薄带的磁致伸缩逆效应来检测扭矩,具体的方式是在一段圆轴表面上粘贴非晶薄带,其粘贴方向与圆轴线成45度角,最后基于此方法成功的研制了螺线管式扭矩传感器。1992年王荣等人为改善“角度依存性”问题,采用在转轴的表面粘贴一层特制的软磁合金薄带的方法,研制了逆磁致伸缩扭矩传感器。2011年由淮海工学院的文西芹、李纪明等人研究了一种磁弹性效应的新型扭矩传感器,其气隙扰动小、磁滞小、可满足电助力转向系统的使用要求。 由日立公司研制的MR编码器式扭矩传感器是转角型扭矩传感器的典型代表,其工作原理是在被测件之间安装一转轴,在转轴的两端分别装有一个MR编码器,由每个编码器的两相正弦输出可以分别计算出转轴两端的角度,再由两个角度交差计算出扭矩。2005年重庆工学院远程测试与控制技术研究所开发了螺杆差动变压器式的扭矩传感器,当弹性轴受到扭力时,轴会产生一定的扭矩角度,再通过内部的衔铁作用以感应电动势的形式输出。2010年由淮海工学院和江苏海洋资源开发研究院共同研制了一种非接触测量方式的磁电型扭矩传感器。2014年赵浩、丁立军等人基于电磁感应原理,设计了一种新型扭矩传感器。