測量扭矩小提示
驅動軸作為旋轉力提供動力，在大多數應用中需要知道系統的功率大小。但從轉軸上獲得測量值需要一定的聰明才智。
01
扭矩是一種轉動力，由于每一種材料都有一定程度的彈性，所以扭矩也是一種扭轉力，使軸在旋轉方向發生變形。這種變形通常很小，但在測量扭矩時是非常重要的。
02
最常見的測量轉軸扭矩的方法可能是將應變計粘合在軸上。應變計實際上是封裝在柔性基板中的鋼絲的鋸齒形，用于保護。當軸在扭矩作用下扭動時，鋸齒將被拉伸，這將改變它的電阻。因此，導線的阻力與軸的扭矩成正比。
然而，存在一個問題，就是連接到應變計的電引線在軸轉動并最終折斷時會纏繞在軸上。幸運的是，有解決這一問題的辦法，我們將在稍后討論。
惠特斯通橋
03
實際上，在軸上使用的不是一個，而是四個應變計，這是正常的做法。它們都在旋轉方向45°，左兩度，右兩度。然后將它們連接到Wheatstone橋的結構中，產生與軸轉動時的扭矩成線性比例的電氣輸出。
電路由電源、放大器和顯示器、記錄器或計算機完成。這些通常是安裝在某處附近的驅動軸在一個安全的，靜態的位置。
04
我們現在來到房間里的大象身上。我們如何將電路的固定部分連接到旋轉的惠特斯通橋上？一個答案是安裝在軸上并以豎直為傲的滑環，它與靜電刷接觸。
不幸的是，滑環相當精致；在使用時必須非常小心。此外，它們需要以一定的精度設置，以便保持恒定的、均勻的接觸。
由于刷子磨損，滑環需要定期注意，它們并不適合長期使用，也不適合在惡劣的工作環境中使用。同樣值得注意的是，固定筆刷和旋轉衣領之間的接觸會產生一定程度的電噪聲，特別是在較高的速度下，會干擾信號的傳輸。滑動環的最后一個缺點是它們產生了阻力，必須在信號測量中加以考慮，并經常檢查以確保它的值沒有變化。
旋轉變壓器
05
滑環的另一種選擇是旋轉變壓器，有時稱為感應回路。它由兩個相鄰的電線圈組成-一個是靜態的，另一個是與驅動軸一起旋轉的-其相對運動會在換能器中產生一個電流。
線圈之間沒有物理接觸，軸和換能器之間也沒有接觸，但是它們之間傳遞著功率和信號。這克服了滑環系統的許多缺點：設置更容易，操作更健壯，沒有摩擦，而且可以容納更高的速度操作。
然而，由于其慣性，每個旋轉變壓器都會有一個最大的運行速度。他們是也容易受到噪音和誤差的影響，特別是當線圈不對齊時。
06
扭矩傳感器的下一個發展是基于無線電遙測的類型。它們在國際上無許可證的2.4GHz頻段上運行，并且基于安裝接收器拾音器的概念，以便它能夠與應變計通信。只要保持通訊，皮卡實際上可以在離駕駛軸幾米遠的地方。
安裝和維護是直接的，因為沒有滑環可調整，線圈對齊或電纜容納。然而，需要一個電池來驅動信號，雖然信號小而持久，但確實需要考慮。
表面聲波
07
也許，扭矩傳感器的最終類型是基于瑞利波或表面聲波(SAWS)的檢測。這些都是非接觸式的，使用壓電應變計.在聲表面波傳感器中，表面波是通過兩個交錯梳狀陣列端子上的交變電壓而產生的，它們分布在壓電基板的一端。換能器另一端的接收陣列將該波轉換為電信號。
波頻率與陣列中齒間距有關，波傳播方向與齒向成直角。因此，由于軸轉動的動力作用，其長度的任何變化都會改變齒間距，從而改變工作頻率。為了測量轉軸中的扭矩，兩個SAW傳感器在與旋轉軸45°處粘合在軸上。當軸受到扭矩作用時，產生信號，信號通過RF耦合傳送到相鄰的固定拾取器。
有趣的是，19世紀科學家、諾貝爾獎獲得者瑞利勛爵在調查地震的原因和影響時，第一次發現了鋸子。
08
扭矩傳感器的選型將考慮許多因素，包括：工作環境、預期工作時間、驅動軸轉速、機械連接方案和成本。沒有全面的“最佳”，而是每種情況下的最佳選擇。
09
如果要獲得真實讀數，定位扭矩傳感器可能是一個復雜的決定。由于傳動系統中相鄰元件的影響、傳動軸自身端聯軸的阻尼效應以及接觸式傳感器引起的阻力，不精確現象可能會出現。
10
最后一條建議是，專家幫助通常是通過公司提供您的扭矩傳感器。利用這項服務可能會節省時間、金錢和挫折感。
