扭矩傳感器工作原理主要基于應(yīng)變片的電橋原理。它通常由彈性體、應(yīng)變片、測(cè)量電路等部分組成。

當(dāng)彈性體受到扭矩作用時(shí) ，其上的應(yīng)變片會(huì)發(fā)生形變。應(yīng)變片是利用金屬的應(yīng)變效應(yīng)制成，即金屬在受到外力作用發(fā)生變形時(shí)，其電阻值會(huì)發(fā)生變化。當(dāng)扭矩施加到彈性軸上，彈性軸產(chǎn)生扭曲變形，安裝在軸上的應(yīng)變片隨之變形，導(dǎo)致電阻值改變。

應(yīng)變片組成電橋結(jié)構(gòu)，電橋一般由四個(gè)應(yīng)變片構(gòu)成。在不受扭矩時(shí)，電橋處于平衡狀態(tài)，輸出電壓為零。當(dāng)應(yīng)變片因扭矩作用電阻值變化后，電橋平衡被打破，就會(huì)輸出電壓信號(hào)。這個(gè)因扭矩引起的電橋輸出電壓變化，就是扭矩傳感器獲取扭矩信息的關(guān)鍵。

之后將該應(yīng)變信號(hào)放大 。通過(guò)放大器對(duì)電橋輸出的微弱電壓信號(hào)進(jìn)行放大處理，使其達(dá)到后續(xù)電路能夠有效處理的幅值。放大后的信號(hào)經(jīng)過(guò)壓/頻轉(zhuǎn)換，變成與扭應(yīng)變成正比的頻率信號(hào)。也就是將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻率信號(hào)，這樣更有利于信號(hào)的傳輸和處理。

該系統(tǒng)能源輸入及信號(hào)輸出由兩組帶間隙的特殊環(huán)型變壓器承擔(dān)，實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸的能源及信號(hào)傳遞功能。向傳感器提供±15V 電源，激磁電路中的晶體振蕩器產(chǎn)生 400Hz 的方波，經(jīng)過(guò)功率放大器產(chǎn)生交流激磁功率電源，通過(guò)能源環(huán)形變壓器從靜止的初級(jí)線圈傳遞至旋轉(zhuǎn)的次級(jí)線圈，得到的交流電源經(jīng)軸上的整流濾波電路得到±5V 的直流電源，為運(yùn)算放大器等供電 。由基準(zhǔn)電源與雙運(yùn)放組成的高精度穩(wěn)壓電源產(chǎn)生±4.5V 的精密直流電源，既作為電橋電源，又為放大器及 V/F 轉(zhuǎn)換器供電。

最終通過(guò)測(cè)量這個(gè)經(jīng)過(guò)處理后的信號(hào)，就能推算出扭矩的大小 。扭矩傳感器輸出的信號(hào)常見(jiàn)的有模擬電壓信號(hào)，如 +5V 或±10V，也有一些輸出數(shù)字信號(hào)，可被后續(xù)的控制系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)等接收，以實(shí)現(xiàn)對(duì)扭矩的測(cè)量、監(jiān)測(cè)和控制等功能 。

（圖/文/攝：太平洋汽車(chē) 整理于互聯(lián)網(wǎng)）