吴麒麟，喻洪麟

(重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室，重庆 400044)

在机械传动系统中，扭矩是非常重要的参数，扭矩测量已成为机械产品研制开发、质量控制、故障诊断等必不可少的内容。因此利用合适的扭矩传感器及其装置实时地监测和控制扭矩，对于保障整个系统稳定安全运行具有十分重要的意义。为了不影响转动轴的工作状态，目前采用较多的是非接触式扭矩传感器。最近美国提出了一种新型光学非接触扭矩测量装置［1］。该装置利用特殊光学材料制成，结构简单，可以测量毫nm级的扭矩，但对环境要求高，安装也存在一定困难。

传统的磁电式扭矩传感器能够对扭矩进行非接触测量，但易受到电磁干扰。本实验室提出一种基于电磁感应原理的扭矩传感器［2］。该传感器所有器件及电路元件均密封于机壳内，因此它具有抗电磁干扰、抗冲击、耐振动、防油、防尘等特点，可在恶劣环境下对扭矩进行动态测量。由于采用单读数头和交流激励，该传感器抗震能力较差，信号提取过程较为复杂。针对这些缺点，本文对此传感器进行一定程度的修改，增加了传感器的抗震能力，简化了信号处理过程。

1 传感器工作原理

1.1 材料力学原理

在工程实际中，当一个轴受到扭转力偶作用时，轴会产生扭转形变，轴的任意2个横截面围绕其轴线做相对转动［3］，2个横截面相对转过的角度称为扭转角φ。扭转角φ可表示为

其中:T为轴上所受到的扭矩;L为2个横截面之间的距离;G为切变模量;Ip为极惯性矩，对直径为d的圆轴，有