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隨著傳感器技術(shù)的迅猛發(fā)展，扭矩傳感器已成為一個重要的研究方向之一。扭矩測量作為反映機械轉(zhuǎn)動系統(tǒng)運行狀態(tài)和檢測的主要參數(shù)之一，對整個轉(zhuǎn)動系統(tǒng)的性能產(chǎn)生重要影響，主要體現(xiàn)在功率輸出、能耗、使用壽命、安全性和穩(wěn)定性等方面。扭矩測量已廣泛應(yīng)用于石油、汽車、船舶、航空航天、工程機械、交通運輸、口腔醫(yī)學(xué)、醫(yī)療器械、電機、機器人以及仿生機械等領(lǐng)域。由于全球資源減少和國家戰(zhàn)略需求的增加，傳統(tǒng)的接觸式扭矩測量存在易磨損和易受環(huán)境影響的問題逐漸凸顯，為了提高扭矩傳感器的測量精度、降低使用成本和提高抗干擾能力，非接觸式電磁式扭矩傳感器應(yīng)運而生。

自上世紀(jì)80年代以來，美國、日本等發(fā)達國家已研制出電磁式扭矩傳感器，并在科技界進行了深入研究。各種新型電磁式扭矩傳感器相繼問世。下面介紹幾款主要的傳感器，它們通過在結(jié)構(gòu)、制作工藝和測量方式上進行創(chuàng)新和改進，在該領(lǐng)域做出了重要貢獻。

1. 立式電磁扭矩傳感器: 該傳感器主要用于測量，次級用于校準(zhǔn)。利用Maxwell軟件進行電磁仿真，優(yōu)化設(shè)計傳感器的結(jié)構(gòu)參數(shù)，包括輸出電壓、激勵線圈匝數(shù)以及轉(zhuǎn)子厚度等。通過將多組參數(shù)的數(shù)據(jù)利用線性減慣性權(quán)重粒子群算法與有限元方法相結(jié)合，排除波動較大且結(jié)構(gòu)參數(shù)差異較大的組別，確定一組傳感器設(shè)計參數(shù)，使傳感器的非線性度誤差最小化，以指導(dǎo)傳感器的加工工藝，為立式結(jié)構(gòu)電磁扭矩傳感器的發(fā)展提供指導(dǎo)。

2. 霍爾式扭矩傳感器: 該傳感器采用成本較低的永磁體(N35釹鐵硼)作為激勵源，將其設(shè)計成片狀，并按照相鄰兩片的N、S極排列方式，極性相反地排列在轉(zhuǎn)動軸的徑向上，形成繞軸一圈的磁環(huán)。當(dāng)轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動時，由軸兩端的磁環(huán)產(chǎn)生周期性的交變磁場，在該磁場中霍爾元件將產(chǎn)生內(nèi)部霍爾電壓。由于軸兩端存在相位差，通過計算兩路電壓信號之間的相位差，可以得到軸兩端的相對扭轉(zhuǎn)角度。

3. 差動式電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)矩傳感器: 傳感器軸的輸出鐵芯一端與轉(zhuǎn)動軸同心固定，另一端通過軸承連接并可轉(zhuǎn)動，輸出繞組放置在輸出鐵芯槽內(nèi)。勵磁鐵心固定在勵磁套管上，勵磁繞組安裝在勵磁鐵心上。該傳感器的工作原理是將扭矩的轉(zhuǎn)角信號轉(zhuǎn)化為傳感器的閉合磁路磁通，該磁通由勵磁鐵心、氣隙和輸出鐵芯組成。由于負(fù)載扭矩的存在，輸出繞組的兩路磁通不再相等，從而產(chǎn)生不相等的電動勢。通過差動輸出后的輸出繞組，可以獲得與轉(zhuǎn)角成線性關(guān)系的電動勢。

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