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什么是扭矩傳感器？
圖1 扭矩傳感器外觀
扭矩傳感器是一種測量扭矩（扭轉(zhuǎn)軸的力）的裝置，如圖 1 所示。
扭矩傳感器將扭矩施加到軸上時軸的微小扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成扭矩并輸出和顯示。它用于各種需要扭矩測量的場合，例如生產(chǎn)線的扭矩管理和工業(yè)設(shè)備的性能評估。
根據(jù)產(chǎn)品的不同，它也可能被稱為扭矩計或扭矩計。關(guān)于名稱的正確使用沒有任何規(guī)則，但一般有以下用法：在本文中，無論如何使用，都會使用術(shù)語“扭矩傳感器"。
扭矩傳感器
內(nèi)置于電動自行車、機器人等中的測量裝置，利用檢測到的扭矩來控制電機和機器人。扭矩計 測量
螺絲刀等的緊固扭矩并通過顯示現(xiàn)場確認扭矩值的測量裝置。扭矩計
用于電機測試設(shè)備中評估電機扭矩的測量裝置。
扭矩傳感器的應(yīng)用
使用扭矩傳感器的一個熟悉的例子是電動輔助自行車。電動助力自行車使用扭矩傳感器來檢測人施加在踏板上的力（扭矩）。電機根據(jù)扭矩提供必要的輔助力，減輕踏板的負擔(dān)。
扭矩傳感器常用的領(lǐng)域是工業(yè)應(yīng)用。在工業(yè)應(yīng)用中，它們主要用于質(zhì)量控制以及測試和研究。
1. 質(zhì)量控制
出于質(zhì)量控制目的，主要用于以下情況：
突擊檢查
檢查所制造的容器的蓋子擰緊的程度。定期檢查
開始工作前，檢查生產(chǎn)線上使用的電動螺絲刀是否在正常范圍內(nèi)運行。
2. 試驗研究
出于實驗研究目的，主要用于以下情況：
強度測量
測試 測量材料和零件的扭轉(zhuǎn)強度。電機性能評估
通過向電機施加負載來評估性能的測量。測量機器的旋轉(zhuǎn)扭矩
測量輪轉(zhuǎn)印刷機等的滾筒扭矩，以確定機器的最佳操作條件。
扭矩傳感器原理
扭矩傳感器按以下順序檢測扭矩。
扭轉(zhuǎn)力（扭矩）施加到軸上。
扭矩會導(dǎo)致軸扭曲和應(yīng)變。
測量軸的扭轉(zhuǎn)/應(yīng)變。
根據(jù)測量值計算施加到軸上的扭矩。
軸的扭轉(zhuǎn)和扭曲被處理并作為電信號輸出。許多扭矩傳感器都配備了放大器，可放大電信號并將其輸出到易于使用 A/D 轉(zhuǎn)換器測量的值。有些扭矩傳感器配有顯示儀表，可以讓您現(xiàn)場直觀地檢查扭矩值。
扭矩傳感器的類型
測量軸扭轉(zhuǎn)和應(yīng)變的方法有多種，但目前實際使用的扭矩傳感器常用以下四種方法。
1.應(yīng)變式扭矩傳感器
圖 2. 應(yīng)變計扭矩傳感器軸
該方法使用應(yīng)變儀來測量軸上的應(yīng)變。應(yīng)變計是一種傳感器，用于測量電阻隨膨脹和收縮而變化的應(yīng)變。如圖2所示，當(dāng)向軸施加扭矩時，軸上會產(chǎn)生±45°方向的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力。使用應(yīng)變儀測量該應(yīng)力方向上的應(yīng)變。
2.電容式扭矩傳感器
該方法通過改變電容器的電容來測量軸應(yīng)變。將兩個電極放置在軸上，當(dāng)軸扭曲時，電極的位置發(fā)生變化，從而測量變化的電容。
與應(yīng)變片式相比，這種方法結(jié)構(gòu)更簡單，軸長度更短，廣泛應(yīng)用于機器人扭矩傳感器。
3、磁致伸縮扭矩傳感器
該方法通過線圈電感的變化來測量軸向應(yīng)變。當(dāng)扭轉(zhuǎn)力施加到軸上時，磁導(dǎo)率（磁通通過的難易程度）會發(fā)生變化。這一原理稱為逆磁致伸縮效應(yīng)。磁致伸縮扭矩傳感器具有放置在軸外部的線圈，并通過線圈的電感的變化來檢測軸的磁導(dǎo)率的變化。
磁致伸縮扭矩傳感器可以非接觸式測量扭矩，并具有以下優(yōu)點：
可以測量電機和發(fā)動機等旋轉(zhuǎn)軸的扭矩。
由于無需將傳感器連接到軸上，因此可以在不犧牲軸強度的情況下測量扭矩。
4. 光學(xué)扭矩傳感器
該方法使用光學(xué)傳感器來測量軸應(yīng)變。如果軸扭曲或變形，發(fā)射器和接收器的位置就會移動，導(dǎo)致接收到的光量出現(xiàn)差異。接收到的光量的差異被轉(zhuǎn)換為電信號并被檢測為扭矩。
有關(guān)扭矩傳感器的其他信息
內(nèi)置扭矩傳感器的產(chǎn)品
由于最近的技術(shù)發(fā)展，扭矩傳感器變得越來越小，并且還出現(xiàn)了內(nèi)置扭矩傳感器的產(chǎn)品。在此介紹工業(yè)用內(nèi)置扭矩傳感器的產(chǎn)品。
1.扭矩傳感器-內(nèi)置電機將
電機、減速機、扭矩傳感器組合在一起的產(chǎn)品。由于無需外部安裝減速器或扭矩傳感器，因此可以使裝置變得更小。
由于可以使用扭矩傳感器直接測量輸出軸的扭矩，因此可以進行高精度的扭矩控制。這使得設(shè)備能夠平穩(wěn)運行并檢測人體接觸，從而使設(shè)備更安全。
2.機器人扭矩傳感器
圖 3.協(xié)作機器人內(nèi)置的扭矩傳感器。
近年來，內(nèi)置扭矩傳感器的關(guān)節(jié)型機器人已經(jīng)商業(yè)化。尤其是，內(nèi)置扭矩傳感器的機器人在協(xié)作機器人類別中呈上升趨勢。當(dāng)內(nèi)置于協(xié)作機器人中時，如圖 3 所示，它呈圓柱形并內(nèi)置于機器人手臂中。
扭矩傳感器檢測機器人旋轉(zhuǎn)軸的輸出扭矩，控制機器人工作所需的推力和其他力，并檢測與人或障礙物的接觸。扭矩傳感器是機器人執(zhí)行更高級任務(wù)并在與人類相同的空間中協(xié)同工作的必要設(shè)備。該領(lǐng)域的扭矩傳感器市場預(yù)計將繼續(xù)增長。
