扭轉(zhuǎn)傳感器的原理_分類及應(yīng)用

一、扭轉(zhuǎn)傳感器的概念

扭轉(zhuǎn)傳感器是一種用于測量機(jī)械系統(tǒng)中扭轉(zhuǎn)變形的傳感器。它將扭轉(zhuǎn)變形轉(zhuǎn)換為電信號輸出，常用于測量轉(zhuǎn)軸、螺旋彈簧、轉(zhuǎn)矩傳感器等機(jī)械系統(tǒng)中的扭轉(zhuǎn)變形。

二、扭轉(zhuǎn)傳感器的特點(diǎn)

1、高精度：扭轉(zhuǎn)傳感器的精度可以達(dá)到0.1%FS或更高。

2、高靈敏度：扭轉(zhuǎn)傳感器的靈敏度一般在2mV/V~3mV/V之間。

3、高可靠性：扭轉(zhuǎn)傳感器具有良好的抗干擾能力，能夠適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境。

4、高溫性能：扭轉(zhuǎn)傳感器能夠在高溫環(huán)境下正常工作，通常可達(dá)到150℃以上。

5、長期穩(wěn)定性：扭轉(zhuǎn)傳感器的輸出信號穩(wěn)定性好，長期使用不會出現(xiàn)漂移現(xiàn)象。

三、扭轉(zhuǎn)傳感器的分類

1、基于原理分類

（1）電阻式：電阻式扭轉(zhuǎn)傳感器采用電阻片或?qū)Ь€作為敏感元件，其阻值隨扭轉(zhuǎn)角度的變化而變化，輸出電信號。

（2）電容式：電容式扭轉(zhuǎn)傳感器采用兩個(gè)相互平行的金屬板作為電容器的極板，當(dāng)扭轉(zhuǎn)時(shí)，電容器的電容值發(fā)生變化，輸出電信號。

（3）電感式：電感式扭轉(zhuǎn)傳感器采用線圈作為敏感元件，當(dāng)扭轉(zhuǎn)時(shí)，線圈中的感應(yīng)電動勢發(fā)生變化，輸出電信號。

2、基于結(jié)構(gòu)分類

（1）軸向型：軸向型扭轉(zhuǎn)傳感器的敏感元件沿軸向排列。

（2）法向型：法向型扭轉(zhuǎn)傳感器的敏感元件沿法向排列。

3、基于輸出方式分類

（1）模擬輸出型：模擬輸出型扭轉(zhuǎn)傳感器輸出模擬信號。

（2）數(shù)字輸出型：數(shù)字輸出型扭轉(zhuǎn)傳感器輸出數(shù)字信號。

四、扭轉(zhuǎn)傳感器的原理

扭轉(zhuǎn)傳感器的測量原理主要有電阻式、電容式和電感式三種。

1、電阻式扭轉(zhuǎn)傳感器

電阻式扭轉(zhuǎn)傳感器的敏感元件是一根細(xì)長的電阻片或?qū)Ь€，其兩端固定于機(jī)械系統(tǒng)的兩個(gè)部件上。當(dāng)機(jī)械系統(tǒng)發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形時(shí)，電阻片或?qū)Ь€的長度和直徑發(fā)生變化，從而改變電阻值。電阻式扭轉(zhuǎn)傳感器將電阻值的變化轉(zhuǎn)換為電信號輸出。

2、電容式扭轉(zhuǎn)傳感器

電容式扭轉(zhuǎn)傳感器的敏感元件是兩個(gè)相互平行的金屬板，金屬板之間被填充有絕緣材料。當(dāng)機(jī)械系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)時(shí)，金屬板之間的距離和面積發(fā)生變化，從而改變電容值。電容式扭轉(zhuǎn)傳感器將電容值的變化轉(zhuǎn)換為電信號輸出。

3、電感式扭轉(zhuǎn)傳感器

電感式扭轉(zhuǎn)傳感器的敏感元件是一根繞制成螺旋狀的線圈，線圈的兩端固定于機(jī)械系統(tǒng)的兩個(gè)部件上。當(dāng)機(jī)械系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)時(shí)，線圈中的磁通量發(fā)生變化，從而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。電感式扭轉(zhuǎn)傳感器將感應(yīng)電動勢轉(zhuǎn)換為電信號輸出。

五、扭轉(zhuǎn)傳感器的應(yīng)用

扭轉(zhuǎn)傳感器廣泛應(yīng)用于機(jī)械系統(tǒng)中，主要用于測量轉(zhuǎn)軸、螺旋彈簧、轉(zhuǎn)矩傳感器等機(jī)械系統(tǒng)中的扭轉(zhuǎn)變形。在汽車工業(yè)、航空航天、機(jī)械加工、電子儀器等領(lǐng)域中也有廣泛應(yīng)用。例如，在汽車工業(yè)中，扭轉(zhuǎn)傳感器常用于測量發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)矩和功率；在航空航天中，扭轉(zhuǎn)傳感器常用于測量飛機(jī)的扭矩和變形等。