說到扭矩，可能很多人都不是很了解，它是許多工廠車間設備中的重要因素。在測量扭矩時，通常與實際測量值不一致，這可能導致測量系統設計不足。本文介紹了許多技術和扭矩測量技術之間的權衡。扭矩可以分為靜態或動態兩類。用于測量扭矩的方法可以進一步分為兩類，即反作用或在線。了解要測量的扭矩類型和不同類型的可用扭矩傳感器將對結果數據的準確性和測量成本產生深遠的影響。

　　在討論靜態力矩和動態力矩時，通常簡單的方法是先了解靜態力和動態力的區別。簡單來說，動態力涉及到旋轉加速度，而靜態力不涉及旋轉加速度。

　　扭力只是轉動力或距離一定距離的力，根據前面的描述，如果沒有角加速度，則視為靜態。因為沒有轉動，所以沒有角加速度，時鐘彈簧所施加的力矩會是靜態力矩。在高速公路上定速行駛時通過汽車驅動軸傳遞的力矩會是轉動靜態力矩的例子，因為即使有轉動，在定速時也沒有加速度。

　　根據測量位置，汽車引擎產生的扭矩既可以是靜態的，也可以是動態的。如果在曲軸上測量扭矩，動態扭矩會隨著每個氣缸的點火而波動。

　　如果在驅動軸中測量扭矩，由于飛輪和變速箱的旋轉慣性會抑制發動機產生的動力矩，因此扭矩幾乎是靜態的。即使涉及到旋轉加速度，啟動車窗玻璃需要的扭矩也會是靜態扭矩的例子，因為曲柄的加速度和旋轉慣量都很小，所以動力矩(扭矩=旋轉慣量X加速度)相比車窗運動所涉及的摩擦力可以忽略不計。

　　對于大多數測量應用程序，靜態扭矩和動態扭矩在一定程度上都有涉及。如果動態扭矩是總扭矩的主要組成部分，或者是所關心的扭矩，那么在確定佳測量方法時必須特別注意。

　　在扭力傳動組件之間插入扭力傳感器進行扭力串聯扭力矩測量，這與在套筒和套筒扳手之間插入延伸件非常相似。旋轉所需的扭力將由延伸件直接承受。該方法允許扭力傳感器放置在盡可能接近目標扭矩的位置，避免測量中可能出現的誤差，例如由軸承、外部載荷和旋轉慣量較大的組件產生的摩擦，這些組件會減小任何動力矩。

　　從以往例子來看，在曲軸和飛輪之間放置一個在線扭矩傳感器，可以測定發動機產生的動力矩，以免飛輪的轉動慣性和傳感器的任何損耗。在車輛的輪圈和輪轂之間或傳動軸中間放置一個在線扭矩傳感器，以測定幾乎靜態的傳動輪的穩態扭矩。由于典型扭矩傳動線及其他相關部件的轉動慣性，所以在線測定通常是正確測定動力矩的必由之路。

　　反作用力矩傳感器利用牛頓第三定律：對于每一個動作，都有等反作用。測量電機產生的力矩，我們可以像上面說的在線測量，也可以測防止電機轉動需要的力矩，俗稱反作用力矩。

　　反作用力矩的測量避免了傳感器與傳感器在旋轉應用中電氣連接的明顯問題(如下)，但它本身確實存在一系列缺點。通常情況下，反作用力矩傳感器需要承載大量的外部負載，如電機或至少一些傳動系統的重量。這些負載可能會導致串擾錯誤(傳感器對負載的反應不是預期的負載)，有時會降低靈敏度，因為傳感器必須承載超載負載，因此必須承載超載負載。在線和反作用的兩種方法在靜態扭矩測量中都會產生相同的結果。

　　將傳感器從旋轉環境連接到固定環境，在旋轉應用程序中進行在線測量幾乎總是給用戶帶來挑戰。實現這一目標的選項有很多，每個選項都有其優缺點。

　　在旋轉傳感器和固定電子設備之間建立聯系的常見方法是滑環。它由一組隨傳感器旋轉的導電環和一系列與傳感器信號接觸輸傳感器信號的刷子組成。

　　滑環是一種經濟的解決方案，在各種應用中都能起到很好的作用，是大多數應用中比較簡單，經過時間驗證，只有很小的缺點的解決方案。刷子(在較小程度上是指環)是一種不適合長期測試或者不易定期維護的使用壽命有限的磨損項目。

　　在低速到中速時，環與電刷的電連接相對無噪音，但在高速時，噪音會使其性能嚴重下降。刷/環界面的表面速度決定了滑環的大轉速(rpm)。因此，由于滑環的直徑必的直徑必因此在給定轉速下具有較高的表面速度，因此對于較大的傳感器，通常具有較高的扭矩容量，大工作速度將較低。

　　對于中量程的扭矩傳感器，典型的大轉速會在5000rpm的范圍內。后，電刷環界面是阻力扭矩的來源，這可能是個問題，特別是對于容量測量極低或驅動扭矩難以跨越電刷阻力的應用。

　　為克服滑環的某些缺點，設計了回轉聯軸器系統。它利用回轉聯軸器將功率傳輸到回轉傳感器上。外置儀器將交流勵磁電壓通過勵磁變壓器提供到應變橋。然后，傳感器的應變橋將回轉變壓器的第二圈驅動，從回轉傳感器上獲取力矩信號。通過消除滑環的電刷和環，消除磨損問題，使回轉變壓器系統適合長時間試驗應用。

　　非接觸式扭力傳感器和旋轉式耦合器一樣，使用非接觸式方法從旋轉式傳感器傳輸扭力信號。使用旋轉，將功率傳輸到旋轉式傳感器上。但不是用來直接激勵應變橋架，而是用來給旋轉式傳感器上的電路供電。該電路將激勵電壓提供給傳感器的應變橋架，以及數字化傳感器的輸出信號。

　　數字化輸出信號通過變送器傳送信號，其中另一個回路會檢查數字化信號是否有誤，并將其轉換回模擬電壓。由于傳感器的輸出信號是數字化信號，不容易受來自電機、磁場等來源的噪音影響。與旋轉變壓器系統不同，紅外線傳感器可配置式軸承或不帶式軸承，實現真正的免維護、無磨損、無阻力的傳感器。

　　雖然成本高于單純的滑環扭力傳感器，但它有很多優點。當配置為無軸承時，作為真正的無接觸測量系統，無需磨損，所以非常適用于長期測試設備。重要的是，由于軸承被取消，即使是大容量設備，其運行速度(rpm)也會急劇提高到25,000rpm或更高。對于高速應用來說，這通常是旋轉扭力傳輸方法的佳解決方案。

　　在旋轉傳感器和接收器之間建立聯系的另一種方法是使用FM發射器。通過將傳感器的信號轉換器的信號轉換為數字形式，然后轉換回到模擬電壓，然后發送到FM接收器，將任何傳感器(無論是力還是扭矩)遠程連接到其遠程數據采集系統。

　　對于扭力應用，通常用于傳動系統中的組件直接使用應變計等特殊傳感器。例如，它可以是車輛的驅動軸或半軸。變送器的優點是易于安裝在組件上，因為它通常只需要夾在定量軸上，并且可以在多個定制傳感器中重復使用。它確實有缺點，需要在旋轉傳感器上提供電源(通常是9V電池)，這使得它無法進行長期的測試。

　　了解要測量的扭矩的性質，以及哪些因素可以改變扭矩進行測量，這將對收集到的數據的可靠性產生深遠的影響。在應用動力矩進行測量時，在適當的位置測量扭矩時必須格外小心，不要用測量系統的阻尼力矩來影響扭矩。如何選擇扭矩傳感器連接到旋轉設備中，滑環是低成本的解決方案，但有局限性。在需求較高的應用中可以使用更先進的技術解決方案，但通常成本較高。適當的扭矩測量系統可以通過考慮具體應用的要求和條件來選擇。