扭矩和张力传感器在生产及工业控制领域应用

扭矩和张力传感器在生产及工业控制领域应用

扭矩传感器

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。

应用范围

•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；

•风机、水泵、齿轮箱、扭力板手的扭矩及功率的检测；

•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；

•可用于污水处理系统中的扭矩及功率的检测；

•可用于制造粘度计；

•可用于过程工业控制自动化项目中

应变式扭矩传感器基本原理

•扭矩的测量：采用应变片电测技术，在弹性轴上组成应变桥,向应变桥提供电源即可测得该弹性轴受扭的电信号。将该应变信号放大后，经过压/频转换，变成与扭应变成正比的频率信号。

特点

•信号输出可任意选择波形─方波或脉冲波。

•检测精度高、稳定性好、抗干扰性强。

•不需反复调零即可；连续测量正反扭矩。

•即可测量静止扭矩，也可测量动态扭矩。

•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。

•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，特殊量程可定制。

主要功能及性能指标

•扭矩示值误差：<±0.5 % F · S 灵敏度：1±0.2 mv / V

•非线性：<±0.25 % F· S 重复性：<±0.2% F²S

•回差：<0.2 % F· S 零飘（24小时）：<0.5 % F²S

•零点温飘：<0.5 % F· S /10℃输出阻抗：1KΩ±3Ω

•绝缘阻抗：>500MΩ静态超载：120 %

•断裂负载：200 % 使用温度：0 ～60℃

•储存温度：－20 ～70℃电源电压：+15V±5%,-15V±5%

•总消耗电流：<130mA 频率信号输出：5KHz—15KHz

•负额定扭矩：5KHz±10Hz 零扭矩：10KHz±10Hz

•正额定扭矩：15KHz±10Hz 信号占空比：（50±10）%

工作过程

•将专用的测扭应变片用应变胶粘贴在被测弹性轴上并组成应变桥,向应变桥提供电源即可测得该弹性轴受扭的电信号。将该应变信号放大后，经过压/频转换，变成与扭应变成正比的频率信号。本系统的能源输入及信号输出是由两组带间隙的特殊环型变压器承担的。因此实现了无接触的能源及信号传递功能。

信号输出与信号采集

•1、扭矩信号输出基本形式：

•（1）方波信号、脉冲信号。

•（2）扭矩传感器的标准信号输出是频率信号，即5-15KHz；为了适应客户需求，无需外置模块，与原始输出电路整合设计直接输出4-20mA、0-20mA、1-5V、0-5V 模拟信号，方便客户采。

•2、扭矩信号处理形式：

•（1）扭矩传感器输出的频率信号送到频率计或数字表，直接读取与扭矩成正比的频率信号或电压、电流信号。

•（2）扭矩传感器的扭矩与频率信号送给单片机二次仪表，直接显示实时扭矩值、转速及输出功率值及RS232通讯信号。

•（3）直接将扭矩与转速的频率信号送给计算机或PLD进行处理。

几种安装方式

1水平安装:

2垂直安装:

弹性柱销联轴器：此种连接方式结构简单，加工容易，维护方便。能够微量补偿安装误差造成的轴的相对偏移，同时能起到轻微减振的作用。适用于中等载荷、起动频繁的高低速运转场合

2 刚性联轴器连接：这种连接形式结构简单，成本低，无补偿性能，不能缓冲减振，对两轴的安装精度较高。用于振动很小的工况条件。

安装要求

1 扭矩传感器可水平安装，也可垂直安装。

2 动力设备、传感器、负载设备应安装在稳固的基础上，以避免过大的震动，否则可能发生数据不稳，降低测量精度，甚至损坏传感器。

3 采用弹性柱销联轴器或刚性联轴器连接。

4 动力设备、传感器、负载设备轴线的同心度应小于Φ0.05mm。

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。只有了解产品及应用领域，才能更好选择合适自己使用的产品。在选择扭矩传感器之前，首先需要对待测量的扭矩有个大致的判断，静态扭矩传感器只适合应用于静态、非连续旋转的扭矩力值测量。对于转速过快或旋转超过360度范围的扭矩测量，则只能选择动态扭矩传感器。还有一个问题就是静态与动态扭矩传感器价格差别很大，所以如果能用静态扭矩传感器

测量的优先选用静态扭矩传感器。选择好了扭矩传感器的类别，剩下的就是对传感器量程以及测量精度的选择。扭矩传感器量程有很多种，可分为微量程、中量程和大量程三种。上海余洋扭矩传感器有0 到±5、±10、±20、±50、±100、±200、±300、±500、±1000、±2000、±3000、±5000、±10000、±20000、±3 万、+5万、+6万等多种量程扭矩传感器可供选择，几乎涵盖了所有扭矩测量范围。再次就是对传感器精度进行选择，一般有±%F²S、±%F²S、±%F²S

几种精度可供选择。同样，精度与价格也是成比例的关系。还有一点需要注意的就是扭矩传感器的输出方式，模拟量输出也有三种，分别是电流输出、电压输出和频率输出。这些都可以根据客户的选择出厂前进行调试好，方便客户现场使用。

应用范围十分广泛，主要用于：

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

动态扭矩传感器的安装方法：

扭矩传感器是一种测量各种扭矩、转速及机械功率的精密测量仪器。扭矩传感器的测量原理是采用应变片电测技术，在弹性轴上组成应变桥，向应变桥提供电源即可测得该弹性轴受扭的电信号。将该应变信号放大后，经过压/频转换，变成与扭应变成正比的频率信号。

动态扭矩传感器

动态扭矩传感器主要用于电动机、发动机、内燃机等旋转动力设备输出扭矩及功率的检测；风机、水泵、齿轮箱、扭力板手的扭矩及功率的检测；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；可用于污水处理系统中的扭矩及功率的检测；可用于制造粘度计；可用于过程工业和流程工业中。无论应用在什么环境中扭矩传感器都需要注意传感器的安装事项，这样才能保证测量的准确和使用长久。

扭矩传感器是扭矩测试中不可或缺的重要部分。它主要用来测量各种扭矩、转速及机械功率，它将扭力的变化转化成电信号，其精度关系到整个检测系统的精度。扭矩传感器在后面的检测系统中起着非常重要的作用，如果传感器没有高的精度，后面的精度再高，也难以提高整个检测系统的精度。因此，随着对检测系统精度及应用范围要求的不断提高，扭矩传感器也在不断地发展着。1国内扭矩传感器的发展研究情况非接触式扭矩传感器无接触、使用寿命长、无磨损、转换精度高；非接触式传感器采用微电子测量，可靠性大幅提高，可在高转速下进行扭矩测量；内藏控制电路，可以实现各种控制补偿提