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力矩传感器（Torque Sensor）是一种用于测量旋转或扭转力矩的装置，能将力矩信号转换为电信号输出，广泛应用于工业自动化、机器人、汽车测试、航空航天等领域。以下是关于力矩传感器的详细介绍：

1. 工作原理

力矩传感器主要通过测量物体在受力作用下的形变或应力来间接计算力矩，常见原理包括：

• 应变片原理：在弹性体上粘贴应变片，当力矩作用时弹性体变形，应变片电阻变化，通过电桥电路输出信号。

• 磁弹性原理：利用磁性材料在应力作用下的磁导率变化测量力矩。

• 光电/电容原理：通过光学或电容变化检测扭转变形。

• 压电效应：某些材料在受力时产生电荷，适用于动态力矩测量。

2. 主要类型

• 静态与动态力矩传感器

• 静态：适用于恒定或缓慢变化的力矩（如机械臂负载）。

• 动态：用于高速旋转或瞬时力矩测量（如发动机测试）。

• 旋转式与非旋转式

• 旋转式：直接安装在旋转轴上，测量扭矩（如电机、传动轴）。

• 非旋转式（反应式）：固定安装，测量反作用力矩（如拧紧工具校准）。

• 常见结构类型

• 法兰式：通过法兰连接传递扭矩。

• 轴式：直接套在轴上，需考虑轴的对中性。

• 无线式：内置电池和无线传输，适用于旋转部件。

3. 关键性能参数

• 量程：可测量的最大力矩（如0.1Nm~10kNm）。

• 精度：通常为±0.1%~±1% FS（满量程）。

• 过载能力：允许短暂超载（如120%量程）。

• 转速范围：旋转式传感器需标明最大转速。

• 输出信号：模拟（如4-20mA、0-10V）或数字（RS485、CAN总线）。

4. 应用场景

• 工业自动化：机器人关节力矩控制、装配线拧紧力监测。

• 汽车测试：发动机扭矩、传动系统效率分析。

• 航空航天：直升机旋翼扭矩、推进系统测试。

• 能源领域：风力发电机主轴扭矩监测。

• 科研与教育：材料力学实验、运动生物力学分析。

5. 选型注意事项

• 安装方式：需匹配机械结构（轴连接、法兰固定等）。

• 环境适应性：考虑温度、湿度、电磁干扰（如工业环境）。

• 动态响应：高频应用需关注传感器的固有频率。

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• 信号处理：是否需要集成放大器或滤波功能。

6. 常见品牌与产品

• 国际品牌：HBM（德国）、Kistler（瑞士）、Futek（美国）、TE Connectivity。

• 国产品牌：中航电测、东方微磁、敏芯微电子等。

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