動(dòng)態(tài)扭矩傳感器原理

一、電阻應(yīng)變式動(dòng)態(tài)扭矩傳感器：傳感器扭矩測量采用應(yīng)變電測技術(shù)。在彈性軸上粘貼電阻應(yīng)變計(jì)組成測量電橋，當(dāng)彈性軸受扭矩產(chǎn)生微小變形后引起電橋電阻值變化，應(yīng)變電橋電阻的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的變化從而實(shí)現(xiàn)扭矩測量。傳感器就完成如下的信息轉(zhuǎn)換：傳感器由彈性軸、測量電橋、儀器用放大器、接口電路組成。彈性軸是敏感元件，在45度和135度的方向上產(chǎn)生最大壓應(yīng)力和拉應(yīng)力，這個(gè)時(shí)候承受的主應(yīng)力和剪應(yīng)力相等，其計(jì)算公式為：式中τ—主應(yīng)力，此時(shí)與σ相等Ｗp—軸截面極矩測量電橋可以采用半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片，并將它們接成差動(dòng)全橋,其輸出電壓正比于扭轉(zhuǎn)軸所受的扭矩。應(yīng)變片的電阻R1=R2=R3=R4＝R0,可以得到下面的式子：式中，Ｅ－軸材料的彈性模量u－電橋的供電電壓S－電阻應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)放大電路采用儀器用放大電路，它由專用儀器用放大電路構(gòu)成，也有三只單運(yùn)放電路組合而成，放大倍數(shù)為K，放大后的電壓Ｖ為：為了使一起具有高精度，必須使靈敏度系數(shù)為常數(shù)。

在電阻應(yīng)變式的動(dòng)態(tài)扭矩傳感器中，需要解決的技術(shù)關(guān)鍵是：

(1)、彈性軸的工作區(qū)域不應(yīng)該大于彈性區(qū)域的1/3，且取初始段。為了將遲滯誤差減低到最底，按照超載能力指數(shù)選取最大的軸徑。

(2)、采用LM型硅擴(kuò)散力敏全橋應(yīng)變片，較好的敏感性，很小的非線形度

(3)、采用高精度的穩(wěn)壓電源。

二、非接觸式動(dòng)態(tài)扭矩傳感器：

非接觸式動(dòng)態(tài)扭矩傳感器的典型結(jié)構(gòu)。輸入軸和輸出軸由扭桿連接起來，輸入軸上有花鍵，輸出軸上有鍵槽。當(dāng)扭桿受方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩作用發(fā)生扭轉(zhuǎn)時(shí)，輸入軸上的花鍵和輸出軸上鍵槽之間的相對(duì)位置就被改變了。花鍵和鍵槽的相對(duì)位移改變量等于扭轉(zhuǎn)桿的扭轉(zhuǎn)量，使得花鍵上的磁感強(qiáng)度改變，磁感強(qiáng)度的變化，通過線圈轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)。信號(hào)的高頻部分由檢測電路濾波，僅有扭矩信號(hào)部分被放大。非接觸扭矩傳感器由于采用的是非接觸的工作方式，因而壽命長、可靠性高，不易受到磨損、有更小的延時(shí)、受軸的偏轉(zhuǎn)和軸向偏移的影響更小，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛用于轎車和輕型車中，是EPS傳感器的主流產(chǎn)品。

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