盘式扭矩传感器的工作原理

　　盘式扭矩传感器是一种专门用于测量旋转轴上动态或静态扭矩的精密仪器，具有安装方便、刚性高、响应快的特点。盘式扭矩传感器的核心工作原理是基于应变片（Strain Gauge）技术和材料的弹性变形特性。当扭矩作用于传感器时，其内部的弹性体产生微小的形变，通过粘贴在弹性体上的应变片将这种机械形变转换为电信号输出。具体过程如下：

　　1.弹性体受力变形

　　传感器的核心是一个经过精密设计和加工的金属弹性体（通常为合金钢），其几何形状能确保在承受扭矩时产生可预测且均匀的剪切应变。

　　当被测轴传递扭矩时，扭矩通过输入端法兰施加到弹性体上，使其发生扭转变形。这种变形在材料内部产生剪切应力。

　　2.应变片检测形变

　　在弹性体的特定位置（通常是与轴线成45°角的方向，因为此处剪切应变），以惠斯通电桥（Wheatstone Bridge）的形式粘贴有四个或多个电阻应变片。

　　当弹性体受扭发生剪切变形时，粘贴在上面的应变片也随之被拉伸或压缩，导致其电阻值发生微小变化。

　　3.电信号转换与输出

　　这些应变片连接成一个惠斯通电桥电路。当电桥受到激励电压（通常为5-15V DC）供电时，电阻的微小变化会打破电桥的平衡，从而在输出端产生一个毫伏级（mV）的差分电压信号。

　　这个输出电压信号的大小与施加的扭矩大小成正比，其方向（正负）对应扭矩的旋转方向（顺时针或逆时针）。

　　4.信号传输（关键环节）

　　由于传感器是旋转部件，如何将产生的电信号从旋转的传感器传输到静止的测量仪表是关键技术。盘式扭矩传感器主要采用以下两种方式：

　　滑环式（Slip Ring）：

　　在传感器转轴上安装导电环，固定碳刷与之接触。

　　激励电压通过碳刷和滑环输入到旋转的电桥，输出的mV信号再通过另一组滑环和碳刷传回。

　　优点：成本较低，技术成熟。

　　缺点：碳刷与滑环存在物理接触，会产生磨损、摩擦噪声和信号波动，不适合高转速、高精度或免维护场合。

　　无线遥测式（Telemetry/Non-contact）：

　　传感器内部集成旋转变压器或感应耦合线圈，通过电磁感应将激励电压无线传输到旋转部分。

　　输出的mV信号经内置的微型发射器调制后，通过无线电波或红外线发送给外部的接收器。

　　优点：无接触、无磨损、寿命长、信号稳定、适合高转速和高精度应用。

　　缺点：成本较高，系统相对复杂。

　　总结

　　盘式扭矩传感器的工作原理可以概括为：扭矩→弹性体剪切变形→应变片电阻变化→惠斯通电桥失衡→输出微弱电压信号→（通过滑环或无线方式）传输→显示/记录仪表

　　终，测量仪表将接收到的电压信号根据传感器的灵敏度（如1.5 mV/V）换算成实际的扭矩值（单位：N·m或lb·ft）。