在测量旋转轴上的扭矩时，根据应用有多种选择。最常见和众所周知的旋转扭矩测量系统是在线扭矩传感器。 顾名思义，这些传感器“串联”安装到驱动器上。
这些系统的主要优点是它们经过工厂校准，并且在较小的直径下具有成本效益。话虽如此，直列式扭矩传感器有几个值得注意的缺点，包括：
– 修改传动系统的停机时间。这有很大代价的，因为必须进行大量修改，并且传动系统在整个安装期间都处于停机状态。
-在传动系统中引入了一个薄弱点。如果新传感器的规格不正确，安装在线扭矩测量系统可能会在传动系统中引入一个薄弱点，从而导致停机。
– 不需要的振动。如果没有正确对齐和组装，新的直列式扭矩传感器可能会在传动系统中引入额外的、不需要的振动。
-适应有限的扭矩范围。如果预计扭矩会发生显着变化，例如在测试台应用中，则可能需要多个单元。
-昂贵。由于这些系统在工厂进行了预校准，因此与其他旋转扭矩测量系统相比，它们通常很昂贵。
这些系统最显着的缺点可能是它们需要修改传动系统以适应换能器。虽然这在某些情况下可能会起作用，但对于已经设计好重型机械并且目前正在投入使用的某些应用来说，这并不理想。这通常是工业设备或船舶的情况。对于此类应用，无需修改轴的旋转扭矩测量解决方案更为可取。
如何测量现有轴的扭矩？
以下是在现有轴上测量扭矩的三种最常用方法，无需修改或拆卸。
1) 电功率仪
估算电动机输出轴上的扭矩的一种相对简单的方法是通过电功率仪测量其输入的电功率。仪表通过测量驱动电机的线路中的电流和电压来计算输入功率。通过知道轴速度（通常通过转速计测量）和电机效率（通常由电机制造商指定），将输入的电功率转换为估计的扭矩。 这被认为是扭矩的间接测量，因为它不是真正的机械扭矩，而是电功率测量值与理论扭矩值的关系。
虽然相当便宜且易于安装，但这种方法的准确性很差，因为电机的效率可能会因速度、输入电压、输出负载和温度等多种因素而有很大差异。此方法仅适用于带有电动机的传动系统，并且不能准确响应快速变化的扭矩条件，因此仅适用于需要“总”扭矩测量的情况。
2) 夹紧式扭矩传感器
夹紧式扭矩传感器被物理夹紧在轴上。这些系统包括一个预先安装的传感器（通常是应变片或光学传感器）。 传感器测量轴上的应变，并通过一组取决于轴的几何形状和特性的计算将其转换为扭矩测量值。
这些系统的主要优点是安装不需要使用传感器（例如应变片）。夹紧式扭矩测量系统的主要问题之一是传感器远离表面轴，这可能会导致测量中的高度不确定性。轴和传感器之间机械组件的堆叠增加了测量的不确定性，并加剧了环境变化（例如温度）对系统的影响。夹式系统也相当笨重。它们需要大量可用的轴区域才能正确安装，如果您在狭小的空间内工作，这可能会出现问题。
3) 表面贴装扭矩遥测
图 1. Binsfeld TorqueTrak 10K 扭矩遥测系统。
表面贴装旋转扭矩测量系统依赖于直接安装在轴表面的应变片传感器。 该传感器的工作方式与夹紧式扭矩传感器相同（通过测量轴上的“扭曲”），并使用遥测技术将数据从轴上传输出去，这是一种无线非接触式数据传输方法。（有关遥测系统工作概念的更深入解释，请参阅扭矩遥测的工作原理）
为什么不使用滑环？
滑环是一种常用的数据传输方法，但与遥测相比，它们有几个缺点。因为滑环需要轴和定子之间的接触，所以该组件会在信号中产生噪声。接触表面最终会磨损，需要随着时间的推移更换组件。由于这些原因，遥测数据传输是一种更有效、更长期的选择。
由于应变片直接安装在轴上并尽可能靠近负载，因此表面贴装扭矩遥测提供了最直接、准确和最具成本效益的旋转扭矩测量解决方案之一。系统的缩小外形使其能够在许多空间受限的应用中使用，在这些应用中夹紧扭矩单元不可行。
表面贴装扭矩遥测系统的一个潜在问题是它们需要在现场安装应变片。 然而，这是可以通过适当的培训轻松完成的。 一个完整的 Binsfeld 遥测系统的典型安装时间是每个轴 4 小时。
比较旋转扭矩测量方法
下表提供了本文讨论的所有四种扭矩测量方法的清晰比较：
表 1. 常见旋转扭矩测量系统的比较。
哪种旋转扭矩测量系统最适合我？
如果您正在寻找测量现有轴扭矩的最佳方法，那么在上述选项之间进行选择将归结为对您最重要的。如果您的应用能够以合理的价格从小尺寸的最准确结果中受益，那么表面贴装扭矩遥测系统可能是最佳选择。当然，还有很多其他因素需要考虑。
如需帮助确定最适合您的应用的扭矩测量方法，请随时与 Binsfeld Engineering Inc. 的专家联系。我们很乐意回答您关于测量现有旋转轴上的扭矩的任何问题。 立即致电 231-334-4383 或在线联系我们。