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转矩传感器

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，齿顶与齿槽交替相对，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。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,因此能进稳定、可靠、快速行稳定、可靠、快速、灵敏的高精度测量。它具有如下特点：

1.可以测量静扭矩当把扭矩臂固定于扭力轴的一端，锁定另一端时，这时只要打开传感器的驱动电机，就可得到输出信号，并能很方便地对传感器进行静态校准。当然，已经过静校的传感器就能对静扭矩和低速下的扭矩进行精密测量了。

2.不用滑环扭矩测量是由非接触式磁电检测器的输出信号来实现的,所以本仪器可以测量

其它仪器不可能测量到的高速转矩。

3.精度高，稳定性好由于扭力轴是由具有优良的弹性，滞后效应极小的高级合金材料制成，所以灵敏度高，残余变形小，读数稳定、可靠。

4.操作简单、方便该仪器和TR相配合，可自动测量并直接读出扭矩、转速功率，设置数据存储后每次开机即可直接测量。

三、主要技术参数：

1、传感器适用于环境温度0-55℃，以及相对温度不超过90%的条件下工作。

3、传感器所需联轴节、垫块、测试平板等根据用户需求，本公司可代为加工。

4、系统总误差：

（1）静标精度:在标定传感器系数的相同环境温度下（不相同时按温度系数修正），静标定误差应不超过±0.2%。

（2）在额定转速范围内，套筒固定在任意位置时，不同转速下扭矩测量读数变化应不大于±0.2%。

（3）传感器转轴转动,中间套筒在不同位置时,读数误差应不超过±0.2%;或者中间套筒转动（启动驱动电机），轴在不同位置时，读数误差应不超过±0.2%。

5、测量精度:传感器与TR配合,其测量误差不超过±0.5%。

6、允许测量的最大扭矩：120%额定值。

7、输出电压信号幅度：不小于0.2V有效值。

8、外形尺寸见图二。

四、使用与维护：

1、传感器必须安装牢靠，以防工作时震动。

2、传感器安装位置如图三、图四所示。

3、传感器的安装同心度应不大于0.1mm，否则，仪器的测量精度不易保证。

4、传感器负载侧的联轴节应能方便地脱开，以便零点调整。

5、由于传感器的转速信号是轴的转速与传感器套筒转速的代数和，所以当传感器上的驱动电机打开时，扭力轴转速应等于仪表转速读数减去传感器电机转速所得得差值。

6、传感器在使用时应力求避免震动。

7、环境温度的变化会直接影响仪器的测量精度，当测量精度要求不高时，相对于传感器标定温度时温差在±10℃时，对标定系数可不作修改，如果环境温度超过这一范围，就须对传感器所标定的系数值进行修正，即将TR系数修正后使用，才能保证器测试精度，温度系数的修正按下式计算：Xt=Xto[1+εG(t-to)]

式中：Xt---温度为t时的传感器系数。

Xto----温度为to时所标定的传感器系数（即铭牌上的传感器温度系数）。

t-----测量时的实际环境温度℃。

to----标定传感器系数时的环境温度℃。

εG----剪切弹性模量G的温度系数，其值在这里取为--0.027%。

例如：传感器出厂时的标定系数为7215是在10℃下进行标定的，现在为36℃的情况下是用，其修正系数为：Xt=7215×(1-0.027%×26℃)=7164

即将传感器的标定系数修正为7164，并在使用时将TR-1的系数置7164，若环境温度仍为10℃，则系数仍为7215。

8、操作步骤：

（1）将传感器与被测功率传动轴及负载框图顺序及上述1-4条安装连接牢靠。

（2）将信号输出线对应接至TR，并按传感器铭牌上标明的系数值设定TR的标定系数。（3）脱开负载侧联轴节，开动被测机械，调节TR-1的零点，如因转速过低，输出电压信号的幅度低于0.7V时，可开动传感器上的驱动电机，并使其旋转方向和测量轴的旋转方向相反，但这时的转速按第5条取得。

（4）联接好联轴节，则可进行测量。

9、维护要求：

（1）传感器装配出厂前经过精心调试与补偿，切不可随便拆装，以免失去精度。

（2）传感器经使用一段时间后，如需进行检定、维护，请返回本厂重新进行标定。

（3）传感器应避免在剧烈震动和高温潮湿环境中使用和保管。

（4）传感器的包装运输应根据《精密仪器包装运输办法》施行。