動態(tài)扭矩傳感器原理

一、電阻應變式動態(tài)扭矩傳感器：傳感器扭矩測量采用應變電測技術。在彈性軸上粘貼電阻應變計組成測量電橋，當彈性軸受扭矩產生微小變形后引起電橋電阻值變化，應變電橋電阻的變化轉變?yōu)殡娦盘柕淖兓瘡亩鴮崿F扭矩測量。傳感器就完成如下的信息轉換：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度的方向上產生最大壓應力和拉應力，這個時候承受的主應力和剪應力相等，其計算公式為：式中τ—主應力，此時與σ相等Ｗp—軸截面極矩測量電橋可以采用半導體電阻應變片，并將它們接成差動全橋,其輸出電壓正比于扭轉軸所受的扭矩。應變片的電阻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－電阻應變片的靈敏度系數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成，也有三只單運放電路組合而成，放大倍數為K，放大后的電壓Ｖ為：為了使一起具有高精度，必須使靈敏度系數為常數。

在電阻應變式的動態(tài)扭矩傳感器中，需要解決的技術關鍵是：

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

(2)、采用LM型硅擴散力敏全橋應變片，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、非接觸式動態(tài)扭矩傳感器：

非接觸式動態(tài)扭矩傳感器的典型結構。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。當扭桿受方向盤的轉動力矩作用發(fā)生扭轉時，輸入軸上的花鍵和輸出軸上鍵槽之間的相對位置就被改變了。花鍵和鍵槽的相對位移改變量等于扭轉桿的扭轉量，使得花鍵上的磁感強度改變，磁感強度的變化，通過線圈轉化為電壓信號。信號的高頻部分由檢測電路濾波，僅有扭矩信號部分被放大。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、受軸的偏轉和軸向偏移的影響更小，現在已經廣泛用于轎車和輕型車中，是EPS傳感器的主流產品。

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