说到扭矩，可能很多人都不是很了解，它是许多工厂车间设备中的重要因素。在测量扭矩时，通常与实际测量值不一致，这可能导致测量系统设计不足。本文介绍了许多技术和扭矩测量技术之间的权衡。扭矩可以分为静态或动态两类。用于测量扭矩的方法可以进一步分为两类，即反作用或在线。了解要测量的扭矩类型和不同类型的可用扭矩传感器将对结果数据的准确性和测量成本产生深远的影响。

　　在讨论静态力矩和动态力矩时，通常简单的方法是先了解静态力和动态力的区别。简单来说，动态力涉及到旋转加速度，而静态力不涉及旋转加速度。

　　扭力只是转动力或距离一定距离的力，根据前面的描述，如果没有角加速度，则视为静态。因为没有转动，所以没有角加速度，时钟弹簧所施加的力矩会是静态力矩。在高速公路上定速行驶时通过汽车驱动轴传递的力矩会是转动静态力矩的例子，因为即使有转动，在定速时也没有加速度。

　　根据测量位置，汽车引擎产生的扭矩既可以是静态的，也可以是动态的。如果在曲轴上测量扭矩，动态扭矩会随着每个气缸的点火而波动。

　　如果在驱动轴中测量扭矩，由于飞轮和变速箱的旋转惯性会抑制发动机产生的动力矩，因此扭矩几乎是静态的。即使涉及到旋转加速度，启动车窗玻璃需要的扭矩也会是静态扭矩的例子，因为曲柄的加速度和旋转惯量都很小，所以动力矩(扭矩=旋转惯量X加速度)相比车窗运动所涉及的摩擦力可以忽略不计。

　　对于大多数测量应用程序，静态扭矩和动态扭矩在一定程度上都有涉及。如果动态扭矩是总扭矩的主要组成部分，或者是所关心的扭矩，那么在确定佳测量方法时必须特别注意。

　　在扭力传动组件之间插入扭力传感器进行扭力串联扭力矩测量，这与在套筒和套筒扳手之间插入延伸件非常相似。旋转所需的扭力将由延伸件直接承受。该方法允许扭力传感器放置在尽可能接近目标扭矩的位置，避免测量中可能出现的误差，例如由轴承、外部载荷和旋转惯量较大的组件产生的摩擦，这些组件会减小任何动力矩。

　　从以往例子来看，在曲轴和飞轮之间放置一个在线扭矩传感器，可以测定发动机产生的动力矩，以免飞轮的转动惯性和传感器的任何损耗。在车辆的轮圈和轮毂之间或传动轴中间放置一个在线扭矩传感器，以测定几乎静态的传动轮的稳态扭矩。由于典型扭矩传动线及其他相关部件的转动惯性，所以在线测定通常是正确测定动力矩的必由之路。

　　反作用力矩传感器利用牛顿第三定律：对于每一个动作，都有等反作用。测量电机产生的力矩，我们可以像上面说的在线测量，也可以测防止电机转动需要的力矩，俗称反作用力矩。

　　反作用力矩的测量避免了传感器与传感器在旋转应用中电气连接的明显问题(如下)，但它本身确实存在一系列缺点。通常情况下，反作用力矩传感器需要承载大量的外部负载，如电机或至少一些传动系统的重量。这些负载可能会导致串扰错误(传感器对负载的反应不是预期的负载)，有时会降低灵敏度，因为传感器必须承载超载负载，因此必须承载超载负载。在线和反作用的两种方法在静态扭矩测量中都会产生相同的结果。

　　将传感器从旋转环境连接到固定环境，在旋转应用程序中进行在线测量几乎总是给用户带来挑战。实现这一目标的选项有很多，每个选项都有其优缺点。

　　在旋转传感器和固定电子设备之间建立联系的常见方法是滑环。它由一组随传感器旋转的导电环和一系列与传感器信号接触输传感器信号的刷子组成。

　　滑环是一种经济的解决方案，在各种应用中都能起到很好的作用，是大多数应用中比较简单，经过时间验证，只有很小的缺点的解决方案。刷子(在较小程度上是指环)是一种不适合长期测试或者不易定期维护的使用寿命有限的磨损项目。

　　在低速到中速时，环与电刷的电连接相对无噪音，但在高速时，噪音会使其性能严重下降。刷/环界面的表面速度决定了滑环的大转速(rpm)。因此，由于滑环的直径必的直径必因此在给定转速下具有较高的表面速度，因此对于较大的传感器，通常具有较高的扭矩容量，大工作速度将较低。

　　对于中量程的扭矩传感器，典型的大转速会在5000rpm的范围内。后，电刷环界面是阻力扭矩的来源，这可能是个问题，特别是对于容量测量极低或驱动扭矩难以跨越电刷阻力的应用。

　　为克服滑环的某些缺点，设计了回转联轴器系统。它利用回转联轴器将功率传输到回转传感器上。外置仪器将交流励磁电压通过励磁变压器提供到应变桥。然后，传感器的应变桥将回转变压器的第二圈驱动，从回转传感器上获取力矩信号。通过消除滑环的电刷和环，消除磨损问题，使回转变压器系统适合长时间试验应用。

　　非接触式扭力传感器和旋转式耦合器一样，使用非接触式方法从旋转式传感器传输扭力信号。使用旋转，将功率传输到旋转式传感器上。但不是用来直接激励应变桥架，而是用来给旋转式传感器上的电路供电。该电路将激励电压提供给传感器的应变桥架，以及数字化传感器的输出信号。

　　数字化输出信号通过变送器传送信号，其中另一个回路会检查数字化信号是否有误，并将其转换回模拟电压。由于传感器的输出信号是数字化信号，不容易受来自电机、磁场等来源的噪音影响。与旋转变压器系统不同，红外线传感器可配置式轴承或不带式轴承，实现真正的免维护、无磨损、无阻力的传感器。

　　虽然成本高于单纯的滑环扭力传感器，但它有很多优点。当配置为无轴承时，作为真正的无接触测量系统，无需磨损，所以非常适用于长期测试设备。重要的是，由于轴承被取消，即使是大容量设备，其运行速度(rpm)也会急剧提高到25,000rpm或更高。对于高速应用来说，这通常是旋转扭力传输方法的佳解决方案。

　　在旋转传感器和接收器之间建立联系的另一种方法是使用FM发射器。通过将传感器的信号转换器的信号转换为数字形式，然后转换回到模拟电压，然后发送到FM接收器，将任何传感器(无论是力还是扭矩)远程连接到其远程数据采集系统。

　　对于扭力应用，通常用于传动系统中的组件直接使用应变计等特殊传感器。例如，它可以是车辆的驱动轴或半轴。变送器的优点是易于安装在组件上，因为它通常只需要夹在定量轴上，并且可以在多个定制传感器中重复使用。它确实有缺点，需要在旋转传感器上提供电源(通常是9V电池)，这使得它无法进行长期的测试。

　　了解要测量的扭矩的性质，以及哪些因素可以改变扭矩进行测量，这将对收集到的数据的可靠性产生深远的影响。在应用动力矩进行测量时，在适当的位置测量扭矩时必须格外小心，不要用测量系统的阻尼力矩来影响扭矩。如何选择扭矩传感器连接到旋转设备中，滑环是低成本的解决方案，但有局限性。在需求较高的应用中可以使用更先进的技术解决方案，但通常成本较高。适当的扭矩测量系统可以通过考虑具体应用的要求和条件来选择。