虽然扭矩传感器有多种设计结构，但它们都有一些共同点。为了了解扭矩传感器的工作原理，我们将从传感器的设计结构开始解释。

01应变技术简介像许多其他类型的传感器一样， 扭矩传感器采用应变技术进行测量。传感器通常是一个金属弹性体，其上面安装有应变计（SG）。应变计牢固地黏贴在弹性体上。

如果外部载荷作用在传感器上，测量体将产生变形，应变计的电阻也随之改变。这样，通过电阻的变化即可测量载荷大小。这不仅适用于扭矩传感器，也适用于称重传感器、力传感器和其他类型的传感器。然而，扭矩传感器有一些特殊性。

如果应变计被压缩，其电阻(Ω) 减少；

如果拉伸，电阻会增加。

02扭矩传感器的典型设计和称重传感器或力传感器不同，扭矩传感器的测量体在使用时不会受到拉向载荷，而是受到杠杆力矩或扭矩的影响，产生扭转。因此，扭矩传感器需要采用特殊的应变计来测量这种类型的载荷，即扭矩。两种典型的扭矩传感器设计结构为轴式和法兰。

测量体在负载下扭曲

03轴式扭矩传感器轴式扭矩传感器由测量轴组成，测量轴也可能是空心的。应变计安装在轴上，有时安装在中间的锥形部分上，具体取决于不同的型号，轴由壳体密封。轴或转子可以移动或旋转，而外壳或定子固定。这两部分通过低摩擦、零游隙轴承相互连接。传感器一般通过轴两端的毂式联轴器连接到测试结构或试验台上。这些联轴器有各种形状和尺寸。

轴式扭矩传感器简化示意图

04扭矩法兰测量法兰的结构基本上与测量轴相似，但外观完全不同。它们也由一个中空的轴组成，尽管这个轴非常短。法兰位于轴的两端。这样可使传感器能够通过螺纹连接集成到结构或试验台中。测量法兰包括转子和定子。然而，与测量轴不同，转子并非完全封闭在壳体中。因此，无需轴承总成。

测量法兰的简化示意图

04非接触式测量数据传输这也是旋转扭矩传感器与其他传感器（如力传感器或称重传感器）之间最大的区别，由于旋转，其无法使用供电和数据传输的电缆，因为转子转动时电缆会缠绕在一起。为了避免这种情况，需要采用非接触式方式连接，将信号或电能从定子传输到转动转子，从而为安装的应变测量电路供电。

电子设备安装在测量体内。应变桥路信号在无线传输到定子之前被放大、滤波和数字化。然后，数据可以通过频率或电压信号输出，也可以通过现场总线数字输出，例如EtherCAT或Profinet，具体取决于应用。

05旋转或非旋转扭矩测量测量扭矩时，传感器不总是旋转。非旋转装置的典型应用是标准试验机和搅拌机测量。在后者中，传感器由电机外壳支撑，驱动轴穿过传感器的中心孔。

在大多数应用中，传感器是被测物和测功机之间的旋转传动系一部分。例如，被测物可能是内燃机、变速箱或电机。

在测试台上的扭矩传感器

06不仅是扭矩扭矩传感器还具有其他功能。除扭矩外，还可以记录其它测量变量。这是可选的。最重要的参数是转速，可以通过在转子上的透光开槽圆盘来测量转速。当传感器转动时，光束会有一定的间隔中断。当时间窗口恒定时，只需通过脉冲数即可计算出转速。

许多用户感兴趣的另外一个重要特性是功率，功率可以通过扭矩乘以转速来计算。此外，许多扭矩传感器都内置温度传感器，例如，它可以告诉我们传感器或传动系的工作温度。

扭矩传感器用于测试台

07静态和动态扭矩测量扭矩传感器可以进行静态或动态测量。动态测量的一个例子是旋转元件不断加速然后减速（或“制动”）或是内燃机动力冲程产生的脉动扭矩。此外，动态扭矩也可以在完全不旋转的情况下发生。然而，在大多数应用中，如发动机试验台（内燃机或电机），动态扭矩都与旋转有关。

08扭矩传感器典型应用在研发领域，扭矩传感器是各种发动机、电机和驱动系统测试的必然要求。当您需要提高驱动系统效率时，精确的扭矩测量是必不可少的，因为它可以确定摩擦损失并将其降至最低。在电动和混合动力系统中，重要的是行程和提高效率；在混合动力和内燃机中，关键是尽可能降低二氧化碳排放量来实现环境友好。