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力矩傳感器（Torque Sensor）是一種用于測量旋轉或扭轉力矩的裝置，能將力矩信號轉換為電信號輸出，廣泛應用于工業自動化、機器人、汽車測試、航空航天等領域。以下是關于力矩傳感器的詳細介紹：

1. 工作原理

力矩傳感器主要通過測量物體在受力作用下的形變或應力來間接計算力矩，常見原理包括：

• 應變片原理：在彈性體上粘貼應變片，當力矩作用時彈性體變形，應變片電阻變化，通過電橋電路輸出信號。

• 磁彈性原理：利用磁性材料在應力作用下的磁導率變化測量力矩。

• 光電/電容原理：通過光學或電容變化檢測扭轉變形。

• 壓電效應：某些材料在受力時產生電荷，適用于動態力矩測量。

2. 主要類型

• 靜態與動態力矩傳感器

• 靜態：適用于恒定或緩慢變化的力矩（如機械臂負載）。

• 動態：用于高速旋轉或瞬時力矩測量（如發動機測試）。

• 旋轉式與非旋轉式

• 旋轉式：直接安裝在旋轉軸上，測量扭矩（如電機、傳動軸）。

• 非旋轉式（反應式）：固定安裝，測量反作用力矩（如擰緊工具校準）。

• 常見結構類型

• 法蘭式：通過法蘭連接傳遞扭矩。

• 軸式：直接套在軸上，需考慮軸的對中性。

• 無線式：內置電池和無線傳輸，適用于旋轉部件。

3. 關鍵性能參數

• 量程：可測量的最大力矩（如0.1Nm~10kNm）。

• 精度：通常為±0.1%~±1% FS（滿量程）。

• 過載能力：允許短暫超載（如120%量程）。

• 轉速范圍：旋轉式傳感器需標明最大轉速。

• 輸出信號：模擬（如4-20mA、0-10V）或數字（RS485、CAN總線）。

4. 應用場景

• 工業自動化：機器人關節力矩控制、裝配線擰緊力監測。

• 汽車測試：發動機扭矩、傳動系統效率分析。

• 航空航天：直升機旋翼扭矩、推進系統測試。

• 能源領域：風力發電機主軸扭矩監測。

• 科研與教育：材料力學實驗、運動生物力學分析。

5. 選型注意事項

• 安裝方式：需匹配機械結構（軸連接、法蘭固定等）。

• 環境適應性：考慮溫度、濕度、電磁干擾（如工業環境）。

• 動態響應：高頻應用需關注傳感器的固有頻率。

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• 信號處理：是否需要集成放大器或濾波功能。

6. 常見品牌與產品

• 國際品牌：HBM（德國）、Kistler（瑞士）、Futek（美國）、TE Connectivity。

• 國產品牌：中航電測、東方微磁、敏芯微電子等。

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