转矩转速传感器工作原理
转矩转速传感器主要由扭力轴、磁检测器，转筒及壳体等四部分组成。磁检测器包括配对的两组内、外齿轮，永久磁钢和感应线圈。外齿轮安装载扭力轴测量段的两端；内齿轮转筒内,和外齿轮相对，永久磁钢紧接内齿轮安装在转筒内。永久磁钢，内外齿轮构成环状闭合磁路,感应线圈固定在壳体的两端盖内。在驱动电机带动下，内齿轮随同转筒旋转。
内外齿轮是变位齿轮，并不齿合，齿顶六由工作气隙，内外齿轮的齿顶相对时气隙最窄，齿顶和齿槽相对时，气隙最宽。内外齿轮在相对旋转运动时，齿顶与齿槽交替相对，相对转动一个齿位时,工作气隙发生一个周期的变化,磁路的磁阻和磁通随之相应作周期变化,因此线圈中感应出近似正弦波的电压讯号,讯号电压瞬时值的变化和内外齿轮的相对位置的变化是一致的。
如果两组检测器的齿轮的投影互相重合时、两组电压讯号的相位差为零。安装时，两只内齿轮的投影是重合的。而扭力轴上的两只外齿轮是按错动半个齿安装的。因此，两个电压讯号具有半个周期的相位差，即初始相位差为α0=180°。若齿轮为120齿，分度角为3°，相位差为180时，相应外齿轮错动1.5°。
转矩转速传感器当扭力轴受到扭矩作用时，产生扭角β，两只外齿轮的错位角变为1.5°±β两个电压讯号的相差
转矩转速传感器角相应变为：α=120 ×（1.5°±β）=180°±120β。
转矩转速传感器是成正比例的,因此扭角的变化和扭矩成正比,即相位差角的变化△α=α-α0=±120β=
120K1M=KM 式中K1为相位差角和扭矩的比例系数，K=±120K1，“±”另表示转动方向。
转矩转速传感器设扭力轴测量段的直径为d，长度为L，扭力轴材料的剪切弹性模为G，则K1=32L/πdG。
将转矩转速传感器的两个电压讯号输入TR-1转矩转速功率测量仪，经过仪表将电压讯号进行放大、整形、
检相、变换成计数脉冲，然后计数和显示，便可直接读出扭矩和转速的测量结果。
由于采用磁电转换、相位差原理和数字显示的转矩转速测量方法,因此能进行稳定、可靠、快速、
转矩转速传感器铁磁材料制成的转轴，具有压磁效应，在受转矩作用后，沿拉应力+ 方向磁阻减小，沿压应力- 方向磁阻增大。在转轴附近相互垂直放置两个铁芯线圈A、B，使其开口端与被测转轴保持1～2mm的间隙，从而由导磁的轴将磁路闭合，如图3-29所示，AA沿轴向，BB垂直于轴向。在铁芯线圈A中通以50 Hz的交流电，形成交变磁场。转轴未受转矩作用时，其各向磁阻相同，BB方向正好处于磁力线的等位中心线上，因而铁芯B上的绕组不会产生感应电势。当转轴受转矩作用时，其表面上出现各向异性磁阻特性，磁力线将重新分布，而不再对称，因此在铁芯B的线圈上产生感应电势。转矩愈大，感应电势愈大，在一定范围内， 感应电势与转矩成线性关系。这样就可通过测量感应电势e来测定轴上转矩的大小。
１ 转矩转速传感器转矩测量原理
该转矩转速传感器的检测敏感元件是电阻应变桥。将专用的测扭应变片用应变胶粘贴在被测弹性轴上以组成应变电桥，只要向应变电桥提供电源即可测得该弹性轴受扭的电信号，然后将该应变信号放大，再经过压／频转换变成与扭应变成正比的频率信号。传感器的能源输入及信号输出是由两组带间隙的特殊环形旋转变压器承担的，因此可实现能源及信号的无接触传递。该应变传感器测量原理如图２所示。
在一段特制的弹性轴上粘贴专用的测扭应变片并组成电桥，以形成基础扭矩传感器，然后在轴上再固定能源环形旋转变压器的次级线圈、轴上印刷电路板和信号环旋转变压器的初级线圈。电路板上包含整流稳压电源、仪表放大电路及Ｖ／Ｆ变换电路。在传感器的外壳上固定着激磁电路、能源环形旋转变压器的初级线圈、信号环形变压器的次级线圈及信号处理电路。
传感器电路部分在工作时，由外部电源向传感器提供±１５Ｖ电源，激磁电路中的晶体振荡器产生４００Ｈｚ的方波，经过ＴＤＡ２００３功率放大即产生交流激磁功率电源，通过能源环形旋转变压器从静止的初级线圈Ｔ１传递至旋转的次级线圈Ｔ２，然后将得到的交流电源通过轴上的整流、滤波电路处理后变成±５Ｖ的直流电源。再将该电源作为运算放大器ＡＤ８２２的工作电源，并由基准电源ＡＤ５８９与双运放ＡＤ８２２组成高精度稳压电源，以产生±４．５Ｖ的精密直流电源，该电源既可作为应变电桥电源，又可作为仪表放大器及Ｖ／Ｆ转换器的工作电源。当弹性轴受扭时，应变桥检测到的ｍＶ级应变信号通过仪表放大器ＡＤ６２０将其放大成１．５ Ｖ±１Ｖ的强信号，再通过Ｖ／Ｆ转换器ＬＭ３３１变换成频率信号，此信号通过信号环形旋转变压器，从旋转轴传递至静止的次级线圈，再经过传感器外壳上的信号处理电路滤波、整形即可得到与弹性轴承受的扭矩成正比的频率信号输出。
２ 转速测量原理
转矩传感器在旋转轴上安装着６０条齿缝的测速轮，在传感器外壳上安装的一只由发光二极管及光敏三极管组成的槽型光电开关架，测速轮的每一个齿将发光二极管的光线遮挡住时，光敏三极管就输出一个高电平，当光线通过齿缝射到光敏管的窗口时，光敏管就输出一个低电平，旋转轴每转一圈就可得到６０个脉冲，因此，每秒钟检测到的脉冲数恰好等于每分钟的转速值。
３ 轴输出功率
轴输出功率可由转矩传感器输出的转矩及转速值经运算后得到，计算公式为：
ｐ＝ＭＮ／９５５０
式中，Ｐ为轴输出功率（ｋＷ）；Ｍ为转矩（Ｎ．Ｍ）；
Ｎ为转速（ｒ／ｍｉｎ）。
３．４ 转矩传感器信号输出
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