非接触测量可以满足对于扭矩测量的众多需求:

1)长期不间断、高可靠性扭矩测量。一般性扭矩传感器一旦失效,不仅会造成扭矩传感器自身的损坏,更严重的是会造成被测量设备的重大机械损坏。例如:应变式扭矩测量装置中应变计的引线需要靠滑环(见图1)引出,长时间工作后,滑环极易发热老化,甚至断裂脱落,所以出于可靠性的考虑,该方案多用于低速旋转轴的短期扭矩测量。如果选择非接触式扭矩传感器测量扭矩,它与旋转轴没有力的相互作用,工作过程中不受轴向负载和弯曲载荷,所以零件损耗小,工作寿命长,可以实现长期不间断、可靠性测量扭矩。除了常规的振动之外，扭振是结构动力学行为的另一种表现形式，通常与其他振动荷载同时出现，也就是说结构发生振动时，除了常规的振动之外，还有可能存在扭转振动。

2)高动态性精砖扭矩测量。传感器自身的转动惯量是影响扭矩测量精度和动态性的重要问题,因为传感器是有重量的,安装在旋转轴上后就相当于增加了一个“额外质量”,这一质量在旋转轴较轻或者转速较慢的情况下是不能忽略的,那便会导致旋转轴的转速明显下降,测量得到的扭矩大小将受到严重影响。如果采用非接触式扭矩测量,传感器对旋转轴无附加外力,这可以从根本上提高测量的动态性和精准性,同时有助于提高系统的分辨率。扭振是关于传动系统激励频率对固有频率影响程度的计算,反映了系统是否存在谐振(共振)的危险程度,主要与系统各组成件的转动惯量和扭转刚度有关,即与设备的结构尺寸有关。

3)准确控制被测装置。因为一般性扭矩测量装置的体积大,并且要与旋转轴直接接触,所以存在着一个不可避免的问题,即由于安装位置不当,或者接触测量时产生的干扰力或扭矩而改变旋转轴的运动状态,这类干扰是随机的,很难评估和定量,而扭矩测量往往又是作为控制单元的反馈信号。这样就会直接导致控制的准确性难以保证。唯有采取非接触式扭矩测量,从源头上消除传感器施加在旋转轴上的附加力,末端控制的高准确性才有可能实现。非接触式扭矩测量的应用需求扭矩测量虽然属于力学常规量的测量,但是随着时代的发展,科学研究和制造生产对扭矩测量提出了更高的要求,在众多特殊场合的扭矩测量中,常规的扭矩测量方案已经不能够满足需求。

实现非接触式扭矩测量的关键技术

扭矩的非接触式测量是在接触式测量的基础上发展起来的。它综合利用了已有的扭矩测量技术和方法,通过技术改进和升级实现非接触的扭矩测量目标。工程中,实现非接触测量的关键在于实现非接触的扭矩信号传递。现阶段,可以实现非接触扭矩信号传递的关键技术有如下两种。当轴系存在扭振时,每个齿对应的矩形脉冲宽度发生变化,其与原宽度之差的大小反映扭振的大小。

基于无线信号传输模块的非接触扭矩测量方案

基于一般性扭矩测量方案,即测应变测扭矩、测转矩测扭矩、测反作用力测扭矩,这一方案是指增添无线信号传输的功能单元实现非接触扭矩信号传递。这是一种改良方案,通过技术改进实现从有线接触式扭矩测量到非接触无线扭矩测量的升级。