扭矩传感器是一种用于检测轴系统扭矩的精密测量仪器，分为静态和动态。动态扭矩传感器可以连续测量正反转矩，也可以用于静态测量。例如，在校准动态扭矩传感器时，采用静态测量。校准试验机采用悬臂结构，通过增加重量校准扭矩传感器的精度，出具验证书；静态扭矩传感器不能用于动态测量。此外，动态扭矩传感器可以选择速度测量功能来计算功率。

目前，优质扭矩传感器是进口的，国内扭矩传感器也有优质品牌。然而，无论是进口还是国内，安装和使用不当都可能导致测量结果精度低，甚至扭矩传感器损坏。因此，本文讨论了扭矩传感器的工作原理和安装方法，特别是选择不同安装方法的扭矩传感器联轴器，以指导工程设计人员使用扭矩传感器。

扭矩传感器的常见工作原理。

动态扭矩传感器按信号传输方式可分为接触测量和非接触测量，两者都应克服旋转绞线的问题。在动态测量过程中，测量元件需要将信号线从旋转轴引出到固定壳体的控制电路进行信号处理。若由集流环和碳刷(类似于电机电刷)引出，则为接触式；若采用电、磁、光传感原理，则直接传输信号号而不是集流环和碳刷，即非接触测量，下面会详细说明。根据材料力学，当一个轴施加扭矩时，会导致扭矩变形，包括两个物理量，一个是扭转角，另一个是最大剪切应力或应变；只要测量其中一个，轴系的扭矩就可以根据相关的计算公式获得，所以根据这个测量原理，可以分为扭转角测量和应变测量。

1.1应变测量原理。

最传统的应变测量方法是粘贴电阻应变片。随着科学技术的发展，除了电阻应变片，还有许多新方法，如声表波测应变、压电测应变和致伸缩效应测应变，但其测量本质是获得应变值。

传统的电阻应变片扭矩传感器将应变片组成桥，粘贴在弹性轴上45°和135°。当弹性轴扭矩时，扭转变形会导致桥梁电阻的变化，应变桥梁电阻的变化会转化为电压信号的变化。从旋转轴传输到固定壳体的信号主要包括碳刷接触、电磁感应和无线传输。

1.2角度测量原理。

磁感测量原理。

安装扭矩传感器时的注意事项。

不同安装结构的扭矩传感器选择不同的联轴器，对其精度和使用寿命有很大影响。

由于加工基准不同，两个轴端在装配过程中不可避免地会出现轴偏差，包括径向偏差、轴向偏差和角度偏差。

扭矩传感器的结构形式。

动态扭矩传感器主要采用普通键连接、法兰连接、光轴夹紧轴套等安装方式。调整同轴度，然后再安装扭矩传感器。虽然弹性联轴器可以补偿安装误差，但一旦轴系统处于工作状态，负载变形或高速运行引起的振动变形会加剧不同的轴度。因此，为了使联轴器在可补偿误差范围内工作，延长联轴器的使用寿命，必须将同轴度调整到更好的范围，一般小于0.05毫米。不同结构的扭矩传感器选择不同的联轴器。

常见的联轴器包括刚性联轴器和柔性联轴器。刚性联轴器不具备补偿同轴度误差的能力，而柔性联轴器具有补偿同轴度误差的能力，包括轴向误差、径向误差和角度误差。刚性联轴器连接两个轴后，如果同轴度不好，会使轴强制弯曲变形，对轴承等支撑部位施加额外载荷，增加轴系的挠度，高速增加系统振动。柔性联轴器分为半耦合(单弹体)和全耦合(双弹体)。半耦合只补偿轴向和角度偏差。全耦合可以补偿轴向误差、径向误差和角度向差。常见的半耦合联轴器是单膜联轴器，其余为全耦合。

联轴器分为轴式无底座扭矩传感器、轴式无底座扭矩传感器和法兰扭矩传感器。

轴式无底座扭矩传感器。

无底座扭矩传感器有两种安装方式。一种是使用两个单耦合联轴器，如单膜联轴器。二是扭矩传感器一端采用刚性连接，另一端采用弹性柱销联轴器、梅花联轴器、双膜联轴器等双耦合联轴器。

轴带底座扭矩传感器。

安装时，底座用螺钉固定在底座上，扭矩传感器两端的轴承支撑；两个轴端都有固定约束，包括角偏、径偏和轴偏，因此每个轴端都需要一个全耦合(双弹体)联轴器，如双膜联轴器。

法兰扭矩传感器。

该扭矩传感器由法兰和外壳组成，两者分离。法兰与轴系统连接，外壳固定在底座上传输数据。其联轴器的选择可选无座扭矩传感器，即一端刚性连接时，另一端采用双膜联轴器等全耦合(双弹体)连轴器；或者两端采用半耦合(单弹体)。

综上所述，当扭矩传感器的轴端完全受到约束时，选择全耦合(双弹体)连轴器；轴端可以自由选择两个半耦合(单弹体)联轴器，或者一端刚性连接，另一端选择全耦合(双弹体)连轴器。

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