| 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器是測試臺的核心 |
| 來源：本站 點擊數(shù)：429次 更新時間：2025/12/19 9:42:20 |
轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測試儀是試驗中的基礎(chǔ)性儀器，主要由轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器和配套的測量儀兩部分構(gòu)成。其核心工作流程為：轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器先將電機轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速與扭矩物理量，轉(zhuǎn)換為測量儀可識別接收的電信號（我們的傳感器轉(zhuǎn)矩輸出5-15KHz頻率信號，轉(zhuǎn)速輸出60脈沖信號）；測量儀對接收的電信號進行處理后，最終在儀表顯示器上輸出直觀的測量結(jié)果。需要強調(diào)的是，在電機測試臺中，測量工作的核心關(guān)鍵在于傳感器：模擬負載僅承擔加載功能，無法直接獲取轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及功率數(shù)據(jù)，若要精準獲取這些核心測試參數(shù)，仍需依靠轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器實現(xiàn)。常見的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器結(jié)構(gòu)如圖
圖一 圖二 圖一為相位差式轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器，在彈性軸的兩端安裝有兩只信號齒輪，在每只信號齒輪的上方各配置有一組信號線圈，且每個信號線圈內(nèi)部均裝有磁鋼，磁鋼與對應(yīng)信號齒輪共同組成磁電信號發(fā)生器。其轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的測量均基于磁電感應(yīng)原理實現(xiàn)，具體過程如下： 當信號齒輪隨彈性軸同步轉(zhuǎn)動時，信號齒輪的齒頂與齒谷會周期性交替掃過磁鋼底部。這一周期性相對運動，會使磁鋼與信號齒輪之間的氣隙磁導發(fā)生周期性變化，進而導致信號線圈內(nèi)部的磁通量產(chǎn)生周期性波動；根據(jù)電磁感應(yīng)定律，磁通量的周期性波動會在信號線圈中感應(yīng)出近似正弦波的交流電信號。 對于轉(zhuǎn)速測量：兩組信號線圈感應(yīng)產(chǎn)生的交流電信號頻率相同，且該頻率與彈性軸（即電機轉(zhuǎn)軸）的轉(zhuǎn)速呈正比關(guān)系，因此通過測量交流電信號的頻率，即可間接換算得到電機轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速。 對于轉(zhuǎn)矩測量：兩組交流電信號之間的相位差，主要與兩信號線圈及對應(yīng)信號齒輪的安裝相對位置、彈性軸所傳遞扭矩的大小及方向相關(guān)。當彈性軸不受扭矩作用時，兩組交流電信號的相位差僅由安裝相對位置決定，這一相位差被稱為初始相位差。在傳感器設(shè)計制造階段，通常會將初始相位差設(shè)定為半個齒距對應(yīng)的角度，即約180°。當彈性軸承受扭矩時，會發(fā)生彈性扭轉(zhuǎn)變形，這一變形會改變兩信號齒輪的相對位置，進而導致兩組交流電信號的相位差發(fā)生變化。在彈性變形的線性范圍內(nèi)，相位差變化量的絕對值與彈性軸所傳遞轉(zhuǎn)矩的大小呈正比關(guān)系，因此通過精確測量兩組交流電信號的相位差變化量，即可間接計算得到被測轉(zhuǎn)矩的大小。此款相位差式轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器已停產(chǎn)，僅作為介紹。 現(xiàn)在的傳感器都以應(yīng)變式轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器圖二，采用專用膠將應(yīng)變片粘貼在測量軸上，測量軸受扭發(fā)生微量變形，應(yīng)變片電阻也同比變化。檢測電阻變化即可計算出傳感器承受的扭矩。精巧精致，抗干擾能力強。測量更精準。 對于轉(zhuǎn)矩測量，傳感器扭矩數(shù)值的測量采用應(yīng)變電測原理，當應(yīng)變軸受扭力影響產(chǎn)生微小變形后，粘貼在應(yīng)變軸上的應(yīng)變計阻值發(fā)生相應(yīng)變化，我們將具有相同應(yīng)變特性的應(yīng)變計組成測量電橋，應(yīng)變電阻的變化即可轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘柕淖兓M行測量。由于采用了能源與信號的無接觸耦合，完美解決了旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下扭矩（轉(zhuǎn)矩）數(shù)值的測量。 電源經(jīng)過處理后送到耦合器 ，經(jīng)耦合將能源送到應(yīng)變軸上，由穩(wěn)壓電路變成穩(wěn)定電壓供給應(yīng)變軸上各電子器件。 將應(yīng)變軸的微小變形轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)過放大送到 V/F變換器 ，經(jīng)輸出信號耦合器輸出，通過信號輸出電路整形后輸出調(diào)頻方波信號。 在應(yīng)變軸上加配測速碼盤。當應(yīng)變軸旋轉(zhuǎn)時，光電開關(guān)檢測測速碼盤旋轉(zhuǎn)變化，輸出具有一定周期寬度的脈沖信號，根據(jù)碼盤的齒數(shù)和輸出信號的頻率，即可計算出相應(yīng)的轉(zhuǎn)速。 這樣即可實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的同步檢測，這便是轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器的核心工作原理。
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