非接觸測量可以滿足對于扭矩測量的眾多需求:

1)長期不間斷、高可靠性扭矩測量。一般性扭矩傳感器一旦失效,不僅會造成扭矩傳感器自身的損壞,更嚴(yán)重的是會造成被測量設(shè)備的重大機(jī)械損壞。該方法的的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單,只需要測量機(jī)端電壓和機(jī)端電流,其余工作都是由軟件完成,除了需要將機(jī)端所用常規(guī)電流互感器換為空芯線圈CT外,不需附加別的傳感器,因而實(shí)用、價廉。例如:應(yīng)變式扭矩測量裝置中應(yīng)變計的引線需要靠滑環(huán)(見圖1)引出,長時間工作后,滑環(huán)極易發(fā)熱老化,甚至斷裂脫落,所以出于可靠性的考慮,該方案多用于低速旋轉(zhuǎn)軸的短期扭矩測量。如果選擇非接觸式扭矩傳感器測量扭矩,它與旋轉(zhuǎn)軸沒有力的相互作用,工作過程中不受軸向負(fù)載和彎曲載荷,所以零件損耗小,工作壽命長,可以實(shí)現(xiàn)長期不間斷、可靠性測量扭矩。

2)高動態(tài)性精磚扭矩測量。19世紀(jì)80年代,一種新式的扭矩傳感器———旋轉(zhuǎn)變壓器式扭矩傳感器悄然興起。傳感器自身的轉(zhuǎn)動慣量是影響扭矩測量精度和動態(tài)性的重要問題,因?yàn)閭鞲衅魇怯兄亓康?安裝在旋轉(zhuǎn)軸上后就相當(dāng)于增加了一個“額外質(zhì)量”,這一質(zhì)量在旋轉(zhuǎn)軸較輕或者轉(zhuǎn)速較慢的情況下是不能忽略的,那便會導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速明顯下降,測量得到的扭矩大小將受到嚴(yán)重影響。如果采用非接觸式扭矩測量,傳感器對旋轉(zhuǎn)軸無附加外力,這可以從根本上提高測量的動態(tài)性和精準(zhǔn)性,同時有助于提高系統(tǒng)的分辨率。

3)準(zhǔn)確控制被測裝置。因?yàn)橐话阈耘ぞ販y量裝置的體積大,并且要與旋轉(zhuǎn)軸直接接觸,所以存在著一個不可避免的問題,即由于安裝位置不當(dāng),或者接觸測量時產(chǎn)生的干擾力或扭矩而改變旋轉(zhuǎn)軸的運(yùn)動狀態(tài),這類干擾是隨機(jī)的,很難評估和定量,而扭矩測量往往又是作為控制單元的反饋信號。具體方法是,利用單片機(jī)的高速計數(shù)功能,對單片機(jī)的內(nèi)部時鐘進(jìn)行計數(shù),計數(shù)時間由該矩形脈沖控制,根據(jù)計數(shù)值可以計算得到每個脈沖的時寬值。這樣就會直接導(dǎo)致控制的準(zhǔn)確性難以保證。唯有采取非接觸式扭矩測量,從源頭上消除傳感器施加在旋轉(zhuǎn)軸上的附加力,末端控制的高準(zhǔn)確性才有可能實(shí)現(xiàn)。