任宇佳，尤文斌，马铁华

（1.中北大学电子测试技术国家重点实验室，山西 太原 030051；2.中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西 太原 030051）

圆容栅传感器设计及可靠性验证

任宇佳1，2，尤文斌1，2，马铁华1，2

（1.中北大学电子测试技术国家重点实验室，山西 太原 030051；2.中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西 太原 030051）

为改善旋转轴动态扭矩测试中信号传输受限、供电复杂的现状，提高传感器灵敏度、响应速度以及抗干扰能力，设计一种基于电容充放电特性的非接触、无源圆容栅扭矩传感器，并对其电磁特性进行仿真，分析传感器的栅极数量及整体屏蔽对传感器输出的影响。通过试验验证可知传感器的可靠性高，达到预期要求。

扭矩测试；圆容栅传感器；电磁特性仿真；可靠性

0　引　言

在机械传动系统中，扭矩是反映生产设备系统性能的最典型机械量之一，扭矩测量及分析是保证各种生产及辅助设备安全正常运行、节省能源、提高系统效率的重要手段［1-2］。能否准确、实时地测出转动轴的扭矩，对于及时发现传动轴存在的故障和改进设计具有非常重要意义［3］。随着科学技术的进步和生产的发展，扭矩测量技术有广阔的应用前景［4］。传统容栅传感器在变面积型电容传感器的基础上发展起来，如继应变片式［5］、光栅式［6］、磁栅式［7］、电感式［8］后出现的新型扭矩测试传感器。本文在传统容栅传感器［9］研究的基础上，对影响扭矩测试准确度的主要因素进行深入分析，设计了一种圆容栅扭矩传感器，用Ansoft公司的Maxwell软件建立圆容栅传感器模型，对其电磁特性进行仿真，并通过测试验证了圆容栅传感器的可靠性［10-11］。……