首先，讓我們了解什么是扭矩？

扭矩是圍繞軸的扭轉力或轉動(dòng)力，可以順時(shí)針或逆時(shí)針?lè )较蚴┘?。一個(gè)很好的例子是車(chē)輛轉向機構；轉彎時(shí)，駕駛員向方向盤(pán)施加力，該力直接向轉向柱施加扭矩。該扭矩是由駕駛員手的力和手與車(chē)輪中心的距離共同產(chǎn)生的。

扭矩是力和長(cháng)度的函數（稱(chēng)為力矩或力臂），這在我們簡(jiǎn)單的“蹺蹺板”圖中顯示如下。即使施加在每一側的力不同，蹺蹺板也是平衡的，這是因為中間點(diǎn)的扭矩相同。計算如下，最常用的扭矩公制工程單位是牛頓米 (Nm)，而英制工程單位是英尺磅 (ft.lb)：

左側 = 100N 力 x 1 米 = 100Nm 扭矩

右側 = 300N 力 x 1/3 米 = 100Nm 扭矩

其次，我們來(lái)看看扭矩傳感器是如何測量扭矩的？

最常見(jiàn)的扭矩傳感器測量是使用粘合應變片技術(shù)，其中應變片粘合到適當設計的軸上。帶有圓軸和 45°應變計的扭矩傳感器是一種已經(jīng)存在多年的設計。然而，設備的設計和配置將由應用決定，軸可能是實(shí)心或空心的，橫截面可能與十字形、方形或其他定制設計不同，以獲得最大信號可從測量輸出。

當對軸施加扭力使其扭曲時(shí)，會(huì )產(chǎn)生剪切應力。這將通過(guò)與水平扭矩軸呈 45° 粘合的應變片來(lái)測量。由于在軸中引起的剪切應力在其整個(gè)長(cháng)度上都是相同的，因此可以在沿其長(cháng)度的任意點(diǎn)粘合應變片。然而，通常的做法是將它們放置在中心，盡可能遠離可能在機械接口處引起的寄生應力。

然后，再來(lái)看看我們是如果讀取扭矩傳感器的信號呢？

通常將四個(gè)應變計粘合并連接到惠斯通電橋配置中，電橋電路中包含溫度補償組件。將激勵電壓施加到橋上并在軸中感應扭矩，將產(chǎn)生與該扭矩成線(xiàn)性比例的電輸出。要使應變測量軸成為有用的測量?jì)x器（扭矩傳感器），必須使用已知的參考標準對其進(jìn)行校準，也即參考標準扭矩傳感器（更高精度的扭矩傳感器）的輸出。

完成的惠斯通電橋需要穩定的直流電源來(lái)激勵電路。這通常是 5Vdc 或 10Vdc，但可以是 1Vdc 到 18Vdc 之間的任何值。

最后，讓我們來(lái)總結一下，扭矩傳感器的測量：

要有效地測量扭矩，重要的是要了解扭矩產(chǎn)生所涉及的因素以及可能改變扭矩測量的因素，因為這些因素會(huì )影響適當傳感器的選擇。標稱(chēng)扭矩額定值、速度、安裝傳感器的可用空間、測量持續時(shí)間和進(jìn)行測量的環(huán)境等標準是決定扭矩傳感器選擇的最重要標準。

測量動(dòng)態(tài)扭矩時(shí)（動(dòng)態(tài)扭矩傳感器我們將在后續的文章中介紹），測量位置對于確保測量真實(shí)扭矩并避免錯誤測量至關(guān)重要，錯誤測量是由傳動(dòng)系中的相鄰部件或阻尼扭矩測量系統的部件（包括測量系統本身）引起的。

通常，存在的物理和環(huán)境因素會(huì )精確地選擇合適的設備。選擇正確的換能器額定值、傳輸系統和機械連接將確保測量解決方案不會(huì )比需要的更昂貴，并且將實(shí)現最大的長(cháng)期精度和可靠性。

上海耐創(chuàng )測試技術(shù)有限公司的靜態(tài)扭矩傳感器與動(dòng)態(tài)扭矩傳感器示例：

美國interface FC-TS19靜態(tài)扭矩傳感器      扭矩測試儀-FC-S2000進(jìn)口動(dòng)態(tài)扭矩傳感器