在20世紀50年代出現了首次使用角度傳感器來測量扭矩的技術，角度傳感器來測量扭矩具有許多優(yōu)點，隨著感應角度傳感器的新發(fā)展，被認為已經過時了的這個技術現在正在卷土重來。
測量施加在固定金屬軸上的扭矩通常很簡單。如果未超過軸的彈性極限，則軸中的扭曲量與扭矩成比例。測量扭曲程度; 查看軸材料的楊氏模量; 應用工程師手冊中的數學公式， 你有一個非常好的扭矩測量。
在連續(xù)旋轉的軸中測量扭矩是比較棘手的問題，現在有幾種方法可以做到，但常見的方法是根據旋轉軸所需的功率來推斷扭矩，這通常意味著測量提供給驅動運動的電動機的電流。這種測量方式較為簡單，但不準確，因為電流消耗取決于其他因素，如速度，電壓供應，軸承狀況，溫度等。
用應變計測量扭矩
更準確的方法是使用應變儀或表面聲波（SAW）裝置測量軸中的扭曲。這種測量方式準確率大幅度提高，但是在軸和外界的應變儀之間需要滑環(huán)或一些無線信號傳輸方法的復雜性。任何曾經不得不在憤怒中使用應變計的工程師都會告訴你 - 應變計理論和應變計實踐之間存在很大差異。應變計往往具有較大的溫度系數和在惡劣條件下不穩(wěn)定的惡劣習慣。在實驗室中使用應變儀或SAW設備測量扭矩通常很好，但對于許多工業(yè)應用來說并不是一個現實的主張。
角度傳感器測量扭矩
除了上面兩種測量方式外，還有另一種方式。這種測量方式在很久前就已經出現過，根本不是新的，但似乎已經被工程師們給遺忘了。在20世紀50年代首次用于測量發(fā)動機的扭矩 - 顯著的是用于Hercules / C-130貨機的渦輪螺旋槳發(fā)動機。
該技術通過測量安裝在軸上的兩個“多速”旋轉變壓器之間的相移來測量軸的扭曲和扭矩。（'多速'是指旋轉變壓器的輸出： - 雙速旋轉變速器具有超過180度的循環(huán)輸出; 36速旋轉變壓器具有超過10度的循環(huán)輸出等）
當軸旋轉時，每個旋轉變壓器產生兩個信號，其中一個信號隨正弦波而變化，另一個信號隨余弦信號而變化。為簡單起見，下面的圖2僅顯示了解調的正弦信號。
圖1 - 使用多速旋轉變壓器測量扭矩，圖片來源北京優(yōu)利威
當施加零扭矩時，來自兩個旋轉變壓器的信號顯示零相移。當施加扭矩時，一個輸出的相位似乎相對于另一個輸出。因此，相移與施加的扭矩成正比。使用具有大量循環(huán)的多速旋轉變壓器（例如128），僅需要少量扭曲來產生顯著的相移。換句話說，它是一種高度敏感的技術，適用于測量<1度甚至<0.1度的扭曲。
這意味著軸不需要很長，實際上，這種方法所需的軸長度可以<25mm。可以通過使用有意的柔性軸或通過同心地布置旋轉變壓器來實現 - 一個在另一個內部 - 并且使用（非常）剛性的扭轉彈簧連接軸的內部和外部部分。
與應變計不同，旋轉變壓器具有強大，可靠和準確的特點 - 這就是為什么角度傳感器測量扭矩被選中用于航空航天，軍事，石油和天然氣設備的所有艱巨工作。由于它們是非接觸式設備，因此無需任何滑環(huán)或射頻信號傳輸。
那么，為什么這種技術不合時宜呢？優(yōu)利威工程師認為，很重要的一個原因是旋轉變壓器已經過時了。薄餅或平板旋轉變壓器（平面中間有一個大孔）是測量扭矩的理想形狀，但它們的價格非常昂貴。除此之外，指定旋轉變壓器的驅動器和處理電子設備可能會非常棘手。由于現代工程師大多熟悉數字電子設備，他們可能不愿意掌握模擬電子設備并測量交流信號的相移。
新一代電感式傳感器
如今，旋轉變壓器越來越多地被更現代的替代品所取代 - 感應編碼器或“編碼器”。Incoders使用與旋轉變壓器相同的感應原理工作，但使用印刷電路而不是龐大且昂貴的繞線變壓器結構。這對于較小化粘合劑的體積，重量和成本同時較大化測量性能非常重要。
Incoders還提供簡單易用的電氣接口： - 直流電源輸入和串行數據輸出。由于滅火器基于與旋轉變壓器相同的基本物理特性，因此它們具有相同的操作優(yōu)勢 - 在惡劣環(huán)境中實現高精度，可靠的測量。更重要的是，它們是角度測量的＊＊外形 - 中間有一個大洞。這允許軸穿過粘合器定子的中間，轉子直接連接到旋轉軸，這就像旋轉變壓器一樣減少了對滑環(huán)的需求。
沒有必要指定和提供單獨的電子設備，因為所有相鄰的電子設備已經在其定子內。有利的是，每轉可提供高達4百萬計數的壓縮機，因此只有微小的角度扭曲足以提供高分辨率的扭矩測量。
與使用應變儀布置可以實現的相比，編碼器的熱系數較小，并且通過使用相同的時鐘信號來觸發(fā)兩個編碼器中的讀數，可以減少來自具有高角速度的軸的任何動態(tài)失真效應。
與starin測量儀技術不同，不存在因過度或沖擊施加的扭矩而損壞設備的危險，此外，該技術提供兩種測量 - 角度和扭矩，低于使用應變儀測量扭矩的成本。
角度傳感器測量扭矩是一種過時的老技術，可能是因為解析器已經過時了。但現代感應編碼器正在使用感應物理學進行角度測量，并使用它，使這種有用，穩(wěn)健且有效的扭矩+角度傳感方法重新煥發(fā)活力。
