扭矩傳感器主要由扭力軸、磁檢測(cè)器，轉(zhuǎn)筒及殼體等四部分組成。磁檢測(cè)器包括配對(duì)的兩組內(nèi)、外齒輪，永久磁鋼和感應(yīng)線圈。外齒輪安裝載扭力軸測(cè)量段的兩端；內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)筒內(nèi),和外齒輪相對(duì)，永久磁鋼緊接內(nèi)齒輪安裝在轉(zhuǎn)筒內(nèi)。永久磁鋼，內(nèi)外齒輪構(gòu)成環(huán)狀閉合磁路,感應(yīng)線圈固定在殼體的兩端蓋內(nèi)。在驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)下，內(nèi)齒輪隨同轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)。
內(nèi)外齒輪是變位齒輪，并不齒合，齒頂六由工作氣隙，內(nèi)外齒輪的齒頂相對(duì)時(shí)氣隙最窄，齒頂和齒槽相對(duì)時(shí)，氣隙最寬。內(nèi)外齒輪在相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，齒頂與齒槽交替相對(duì)，相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒位時(shí),工作氣隙發(fā)生一個(gè)周期的變化,磁路的磁阻和磁通隨之相應(yīng)作周期變化,因此線圈中感應(yīng)出近似正弦波的電壓訊號(hào),訊號(hào)電壓瞬時(shí)值的變化和內(nèi)外齒輪的相對(duì)位置的變化是一致的。
如果兩組檢測(cè)器的齒輪的投影互相重合時(shí)、兩組電壓訊號(hào)的相位差為零。安裝時(shí)，兩只內(nèi)齒輪的投影是重合的。而扭力軸上的兩只外齒輪是按錯(cuò)動(dòng)半個(gè)齒安裝的。因此，兩個(gè)電壓訊號(hào)具有半個(gè)周期的相位差，即初始相位差為α0=180°。若齒輪為120齒，分度角為3°，相位差為180°時(shí)，相應(yīng)外齒輪錯(cuò)動(dòng)1.5°。
當(dāng)扭力軸受到扭矩作用時(shí)，產(chǎn)生扭角β，兩只外齒輪的錯(cuò)位角變?yōu)?.5°±β兩個(gè)電壓訊號(hào)的相差角相應(yīng)變?yōu)椋害?120 ×（1.5°±β）=180°±120β。扭角和扭矩是成正比例的,因此扭角的變化和扭矩成正比,即相位差角的變化△α=α-α0=±120β=120K1M=KM 式中K1為相位差角和扭矩的比例系數(shù)，K=±120K1，“±”另表示轉(zhuǎn)動(dòng)方向。
設(shè)扭力軸測(cè)量段的直徑為d，長(zhǎng)度為L(zhǎng)，扭力軸材料的剪切彈性模為G，則K1=32L/πdG。
將傳感器的兩個(gè)電壓訊號(hào)輸入TR-1轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速功率測(cè)量?jī)x，經(jīng)過(guò)儀表將電壓訊號(hào)進(jìn)行放大、整形、檢相、變換成計(jì)數(shù)脈沖，然后計(jì)數(shù)和顯示，便可直接讀出扭矩和轉(zhuǎn)速的測(cè)量結(jié)果。和轉(zhuǎn)速的測(cè)量結(jié)果
由于采用磁電轉(zhuǎn)換、相位差原理和數(shù)字顯示的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測(cè)量方法,因此能進(jìn)穩(wěn)定、可靠、快速行穩(wěn)定、可靠、快速、靈敏的高精度測(cè)量。扭矩傳感器具有如下特點(diǎn)：
1.可以測(cè)量靜扭矩 當(dāng)把扭矩臂固定于扭力軸的一端，鎖定另一端時(shí)，這時(shí)只要打開傳感器的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，就可得到輸出信號(hào)，并能很方便地對(duì)傳感器進(jìn)行靜態(tài)校準(zhǔn)。當(dāng)然，已經(jīng)過(guò)靜校的傳感器就能對(duì)靜扭矩和低速下的扭矩進(jìn)行精密測(cè)量了。
2.不用滑環(huán) 扭矩測(cè)量是由非接觸式磁電檢測(cè)器的輸出信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)的,所以本儀器可以測(cè)量其它儀器不可能測(cè)量到的高速轉(zhuǎn)矩。
3.精度高，穩(wěn)定性好 由于扭力軸是由具有優(yōu)良的彈性，滯后效應(yīng)極小的高級(jí)合金材料制成，所以靈敏度高，殘余變形小，讀數(shù)穩(wěn)定、可靠。
4.操作簡(jiǎn)單、方便 該儀器和TR-1C相配合，可自動(dòng)測(cè)量并直接讀出扭矩、轉(zhuǎn)速功率，設(shè)置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)后每次開機(jī)即可直接測(cè)量。
