转矩转速传感器的特点及工作原理解析

转矩转速传感器安装于功率传动轴之间，是一种测量各种扭矩、转速及机械功率的精密测量仪器。

转矩转速传感器的工作原理：

转矩传感器主要由扭力轴、磁检测器，转筒及壳体等四部分组成。磁检测器包括配对的两组内、外 齿轮，永久磁钢和感应线圈。外齿轮安装载扭力轴测量段的两端；内齿轮转筒内，和外齿轮相对，永久磁钢紧接内齿轮安装在转筒内。永久磁钢，内外齿轮构成环状闭合磁路，感应线圈固定在壳体的两端盖内。在驱动电机带动下，内齿轮随同转筒旋转。

内外齿轮是变位齿轮，并不齿合，齿顶六由工作气隙，内外齿轮的齿顶相对时气隙最窄，齿顶和齿 槽相对时，气隙最宽。内外齿轮在相对旋转运动时，齿顶与齿槽交替对，相对转动一个齿位时，工作 气隙发生一个周期的变化，磁路的磁阻和磁通随之相应作周期变化，因此线圈中感应出近似正弦波的电压 讯号，讯号电压瞬时值的变化和内外齿轮的相对位置的变化是一致的。

如果两组检测器的齿轮的投影互相重合时、两组电压讯号的相位差为零。安装时，两只内齿轮的投 影是重合的。而扭力轴上的两只外齿轮是按错动半个齿安装的。因此，两个电压讯号具有半个周期的 相位差，即初始相位差为α0=180°。若齿轮为120齿，分度角为3°，相位差为180°时，相应外齿轮 错动1.5°。

当扭力轴受到扭矩作用时，产生扭角β，两只外齿轮的错位角变为1.5°±β两个电压讯号的相差 角相应变为：α=120 ×（1.5°±β）=180°±120β。 扭角和扭矩是成正比例的，因此扭角的变化和扭矩成正比，即相位差角的变化△α=α-α0=±120β= 120K1M=KM 式中K1为相位差角和扭矩的比例系数，K=±120K1，“±”另表示转动方向。设扭力轴测量段的直径为d，长度为L，扭力轴材料的剪切弹性模为G，则K1=32L/πdG。

将传感器的两个电压讯号输入TR-1转矩转速功率测量仪，经过仪表将电压讯号进行放大、整形、检相、变换成计数脉冲，然后计数和显示，便可直接读出扭矩和转速的测量结果。 由于采用磁电转换、相位差原理和数字显示的转矩转速测量方法，因此能进行稳定、可靠、快速、 灵敏的高精度测量。

转矩转速传感器的特点：

1.信号输出可任意选择波形─方波或脉冲波。

2.检测精度高、稳定性好、抗干扰性强。

3.不需反复调零即可；连续测量正反扭矩。

4.即可测量静止扭矩，也可测量动态扭矩。

5.体积小、重传感器可脱离二次仪表独立使用，只要按插座针号提供 +15V，-15V（200mA）的电源，即可输出阻抗与扭矩成正比的等方波或脉冲波频率信号。量轻、易于安装。

6.测量范围： 0—10000Nm标准可选， 非标准2万Nm、3万Nm、5万Nm、8万Nm、10万Nm、15万Nm、20万Nm、50万Nm、100万Nm、200万Nm可定制，特殊量程定制。

转矩转速传感器的应用：

1、电动机、发动机、内燃机等旋转动力设备输出扭矩及功率的检测；

2、风机、水泵、齿轮箱、扭力板手的扭矩及功率的检测；

3、铁路机车、汽车、拖拉机、飞机、船舶、矿山机械中的扭矩及功率的检测；

4、可用于污水处理系统中的扭矩及功率的检测；

5、可用于制造粘度计；

6、可用于过程工业和流程工业中。
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