扭矩变送器

一、用途

扭矩变送器主要用于测量各种旋转或非旋转机械部件上的扭矩感知，并将其转化为可测量的电信号。它能帮助工程师和操作人员实时了解机械设备的扭矩情况，对于设备的运行状态监测、性能评估、故障诊断等都有着重要作用。比如在发动机、电动机等动力设备中，通过扭矩变送器测量扭矩可以判断设备是否在正常的负载范围内工作，及时发现过载等异常情况。

二、常见分类

（一）电阻应变片式扭矩变送器

这种类型是最常见的，它利用电阻应变片粘贴在弹性轴上，当轴受到扭矩作用发生变形时，应变片的电阻值会发生变化，通过测量电阻的变化来计算扭矩。具有精度高、测量范围广等优点。

（二）磁电感应式扭矩变送器

基于磁电感应原理工作，当扭矩作用在轴上时，会引起磁场的变化，通过检测磁场变化来得到扭矩值。它不需要电源供电，具有结构简单、可靠性高的特点。

（三）光电式扭矩变送器

利用光的传播特性来测量扭矩。在轴上安装光栅等光学元件，当轴扭转时，光栅的相对位置发生变化，导致光的传播情况改变，进而通过光电传感器将其转换为电信号来测量扭矩。具有响应速度快的优点。

三、技术原理

不同类型的扭矩变送器原理有所不同，但总体上都是将扭矩这个物理量转化为电信号。以电阻应变片式为例，当弹性轴受到扭矩作用时，会产生微小的变形，粘贴在轴上的电阻应变片也会随之变形，其电阻值发生变化。这个电阻变化通过惠斯通电桥等电路转化为电压信号，再经过放大、滤波等处理，最终得到与扭矩成正比的电信号输出。

四、应用场景

（一）工业制造

在机床加工中，扭矩变送器可以实时监测刀具的扭矩，避免因扭矩过大导致刀具损坏或加工精度下降。在自动化生产线中，对各种电机和传动设备的扭矩进行监测，确保设备稳定运行。

（二）汽车制造

用于发动机、变速器等部件的扭矩测试和监测，在汽车研发过程中，帮助工程师优化动力系统的性能；在汽车生产线上，保证产品质量的一致性。

（三）航空航天

对飞机发动机、直升机旋翼等关键部件的扭矩进行精确测量，确保飞行安全。

（四）结合ThingsCloud物联网平台的应用

在一些大型工业设备的监测场景中，可以将扭矩变送器接入ThingsCloud物联网平台。设备接入后，平台可以实时采集扭矩变送器的数据，操作人员可以通过平台随时查看设备的扭矩情况。例如，设置定时采集功能，每隔一定时间采集一次扭矩数据，便于对设备的运行状态进行长期分析。当扭矩值超出正常范围时，平台可以及时发出告警通知，提醒相关人员进行处理。还可以实现智能联动功能，比如当扭矩过大时，自动控制设备降低负载或停止运行，保护设备安全。

五、使用举例

假设某工厂有一台大型电机，为了监测电机的运行状态，安装了一台电阻应变片式扭矩变送器。将扭矩变送器的输出端连接到数据采集仪，数据采集仪再通过网络连接到ThingsCloud物联网平台。开启电机后，扭矩变送器开始实时测量电机轴的扭矩，并将测量得到的电信号传输给数据采集仪，数据采集仪将信号转换为数字信号后上传到ThingsCloud平台。操作人员在平台上可以看到电机扭矩的实时数值和历史曲线。如果设置了扭矩的正常范围为50 - 200 N·m，当扭矩超过200 N·m时，平台会立即向操作人员的手机发送告警信息。同时，平台可以根据预设的规则，自动控制电机的供电设备，降低电机的负载，使扭矩恢复到正常范围。