扭矩傳感器信號(hào)：什么是扭矩傳感器(力矩傳感器)
原標(biāo)題：什么是扭矩傳感器(力矩傳感器)
扭矩傳感器(力矩傳感器)是采用應(yīng)變片電測(cè)技術(shù) ,在彈性軸上組成應(yīng)變橋,向應(yīng)變橋提供電源即可測(cè)得該彈性軸受扭的電信號(hào)。將該應(yīng)變信號(hào)放大后，經(jīng)過(guò)壓/頻轉(zhuǎn)換，變成與扭應(yīng)變成正比的頻率信號(hào)。該傳感器可以精確測(cè)量各種扭力、轉(zhuǎn)速及機(jī)械功率。
扭矩傳感器(力矩傳感器)特點(diǎn)：
1. 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)測(cè)量、供電及信號(hào)非接觸傳遞、輸出信號(hào)數(shù)字化。
2. 檢測(cè)精度高、穩(wěn)定性好、抗干擾性強(qiáng)。
3.不需反復(fù)調(diào)零即可連續(xù)測(cè)量正反轉(zhuǎn)扭矩。
4.既可測(cè)量靜止扭矩，也可測(cè)量動(dòng)態(tài)扭矩。
5.可脫離二次儀表獨(dú)立使用，輸出信號(hào)可供PLC、PC直接使用。
6.可根據(jù)客戶(hù)要求非標(biāo)定制。
扭矩傳感器(力矩傳感器)主要功能及性能指標(biāo) ：
扭矩示值誤差(Torque indication error)： ＜± 0.2 % F · S
靈敏度 (Sensitivity)： 1±0.2 mv / V
非線性(Nonlinear)： ≤±0.2 % F·S
重復(fù)性(Repeatability)： ≤±0.2% F·S
滯后(Lag)： ≤0.2 % F·S
零點(diǎn)飄移（24小時(shí)）Zero drift (24 hours) ： ≤0.1 % F·S
輸出阻抗(Output impedance)： 1KΩ ±3Ω
絕緣阻抗(Insulation resistance)： >500MΩ
靜態(tài)超載(Static overload)： 150 %
斷裂負(fù)載(Breaking load)： 200 %
文章由天機(jī)傳動(dòng)編寫(xiě):轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處！返回搜狐，查看更多
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扭矩傳感器信號(hào)：動(dòng)態(tài)扭矩傳感器
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動(dòng)態(tài)扭矩傳感器
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扭矩傳感器是一種測(cè)量各種扭矩、轉(zhuǎn)速及機(jī)械功率的精密測(cè)量?jī)x器。應(yīng)用范圍十分廣泛，主要用于： 1、電動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等旋轉(zhuǎn)動(dòng)力設(shè)備輸出扭矩及功率的檢測(cè)； 2、風(fēng)機(jī)、水泵、齒輪箱、扭力板手的扭矩及功率的檢測(cè)； 3、鐵路機(jī)車(chē)、汽車(chē)、拖拉機(jī)、飛機(jī)、船舶、礦山機(jī)械中的扭矩及功率的檢測(cè)； 4、可用于污水處理系統(tǒng)中的扭矩及功率的檢測(cè)； 5、可用于制造粘度計(jì)； 6、可用于過(guò)程工業(yè)和流程工業(yè)中。
中文名
動(dòng)態(tài)扭矩傳感器
扭矩示值誤差
靈敏度
1±0.2 mv / V
重復(fù)性
目錄
1
基本原理
2
產(chǎn)品特點(diǎn)
3
形式
4
功能及指標(biāo)
5
安裝使用
6
安裝要求
動(dòng)態(tài)扭矩傳感器基本原理
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語(yǔ)音
扭矩的測(cè)量：采用應(yīng)變片電測(cè)技術(shù) ,在彈性軸上組成應(yīng)變橋,向應(yīng)變橋提供電源即可測(cè)得該彈性軸受扭的電信號(hào)。將該應(yīng)變信號(hào)放大后，經(jīng)過(guò)壓/頻轉(zhuǎn)換，變成與扭應(yīng)變成正比的頻率信號(hào)。
動(dòng)態(tài)扭矩傳感器產(chǎn)品特點(diǎn)
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語(yǔ)音
1.信號(hào)輸出可任意選擇波形─方波或脈沖波。2.檢測(cè)精度高、穩(wěn)定性好、抗干擾性強(qiáng)。3.不需反復(fù)調(diào)零即可；連續(xù)測(cè)量正反扭矩。4.即可測(cè)量靜止扭矩，也可測(cè)量動(dòng)態(tài)扭矩。5.體積小、重傳感器可脫離二次儀表獨(dú)立使用，只要按插座針號(hào)提供 +15V，-15V（200mA）的電源，即可輸出阻抗與扭矩成正比的等方波或脈沖波頻率信號(hào)。量輕、易于安裝。6.測(cè)量范圍： 0—Nm標(biāo)準(zhǔn)可選, 非標(biāo)準(zhǔn)2萬(wàn)Nm、3萬(wàn)Nm、5萬(wàn)Nm、8萬(wàn)Nm、10萬(wàn)Nm、15萬(wàn)Nm、20萬(wàn)Nm、50萬(wàn)Nm、100萬(wàn)Nm、200萬(wàn)Nm可定制，特殊量程定制。
動(dòng)態(tài)扭矩傳感器形式
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語(yǔ)音
常用的動(dòng)態(tài)扭矩傳感器主要有以下形式：首先是電感式扭矩傳感器：該種類(lèi)型的傳感器主要是采用了一種非接觸的測(cè)量方式，這種扭矩傳感器的壽命較長(zhǎng)，可靠性高，不易受到磨損。其次是電位計(jì)式扭矩傳感器：該種類(lèi)型傳感器按照類(lèi)型可以分為齒輪式，扭桿式，旋臂式。而其中扭桿式測(cè)量結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性能相對(duì)比較高，在早期應(yīng)用比較多。該類(lèi)型的傳感器都屬于接觸式，存在磨損，降低了其性能。還有一種就是金屬電阻應(yīng)變片式：該種類(lèi)型扭矩傳感器主要是在彈性軸上粘貼應(yīng)變片組成測(cè)量電橋，而當(dāng)彈性軸受扭矩作用時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生一種微小變形后而引起電橋電阻變化，而應(yīng)變電橋電阻的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)的變化從而實(shí)現(xiàn)我們想要的扭矩測(cè)量。但是，該種類(lèi)型扭矩傳感器受應(yīng)變片材料及穩(wěn)壓電源精度影響較大。
動(dòng)態(tài)扭矩傳感器功能及指標(biāo)
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語(yǔ)音
： · S非線性： <±0.25 % F· S回差：<0.2 % F· S 零飄（24小時(shí)）： <0.5 % F· S零點(diǎn)溫飄：
扭矩傳感器信號(hào)：扭矩傳感器
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扭矩傳感器
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本詞條由“科普中國(guó)”科學(xué)百科詞條編寫(xiě)與應(yīng)用工作項(xiàng)目
審核
。
扭矩傳感器，又稱(chēng)力矩傳感器、扭力傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器、扭矩儀，分為動(dòng)態(tài)和靜態(tài)兩大類(lèi)，其中動(dòng)態(tài)扭矩傳感器又可叫做轉(zhuǎn)矩傳感器、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器、非接觸扭矩傳感器、旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器等。 扭矩傳感器是對(duì)各種旋轉(zhuǎn)或非旋轉(zhuǎn)機(jī)械部件上對(duì)扭轉(zhuǎn)力矩感知的檢測(cè)。扭矩傳感器將扭力的物理變化轉(zhuǎn)換成精確的電信號(hào)。扭矩傳感器可以應(yīng)用在制造粘度計(jì)，電動(dòng)（氣動(dòng)，液力）扭力扳手，它具有精度高，頻響快，可靠性好，壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
中文名
扭矩傳感器
外文名
torque transducer
別 名
力矩傳感器、扭力傳感器
分 類(lèi)
動(dòng)態(tài)和靜態(tài)
優(yōu) 點(diǎn)
精度高，頻響快，可靠性好
作 用
測(cè)量扭轉(zhuǎn)力矩
目錄
1
基本介紹
2
發(fā)展歷程
3
類(lèi)別
?
非接觸式扭矩傳感器
?
應(yīng)變片扭矩傳感器
?
高性能無(wú)線型
?
電子式
4
應(yīng)用范圍
5
測(cè)量原理
6
信號(hào)傳輸
?
信號(hào)輸出
?
扭矩信號(hào)處理形式
?
信號(hào)采集
7
安裝使用
?
使用環(huán)境
?
安裝方式
?
注意事項(xiàng)
8
利與弊
?
發(fā)展趨勢(shì)
?
不足之處
扭矩傳感器基本介紹
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語(yǔ)音
通常所說(shuō)的轉(zhuǎn)矩是外力矩，如機(jī)床主軸旋轉(zhuǎn)是動(dòng)力源提供的外力矩作用的結(jié)果，而扭矩是內(nèi)力矩，主軸工作時(shí)，刀具切削力對(duì)主軸的反作用使之產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)彈性變形，可用其衡量扭矩的大小
[1]
。扭矩是使物體發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)或扭轉(zhuǎn)變形的力矩，等于力和力臂的乘積。扭矩是在旋轉(zhuǎn)動(dòng)力系統(tǒng)中最頻繁涉及到的參數(shù)，為了檢測(cè)旋轉(zhuǎn)扭矩，使用較多的是扭轉(zhuǎn)角相位差式傳感器。該傳感器是在彈性軸的兩端安裝著兩組齒數(shù)、形狀及安裝角度完全相同的齒輪，在齒輪的外側(cè)各安裝著一只接近(磁或光)傳感器。當(dāng)彈性軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，這兩組傳感器就可以測(cè)量出兩組脈沖波，比較這兩組脈沖波的前后沿的相位差就可以計(jì)算出彈性軸所承受的扭矩量。該方法的優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)矩信號(hào)的非接觸傳遞，檢測(cè)信號(hào)為數(shù)字信號(hào)；缺點(diǎn)：體積較大，不易安裝，低轉(zhuǎn)速時(shí)由于脈沖波的前后沿較緩不易比較，因此低速性能不理想。扭矩測(cè)試比較成熟的檢測(cè)手段為應(yīng)變電測(cè)技術(shù)，它具有精度高、頻響快、可靠性好、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。 將專(zhuān)用的測(cè)扭應(yīng)變片用應(yīng)變膠粘貼在被測(cè)彈性軸上，并組成應(yīng)變橋，若向應(yīng)變橋提供工作電源即可測(cè)試該彈性軸受扭的電信號(hào)。這就是基本的扭矩傳感器模式。但是在旋轉(zhuǎn)動(dòng)力傳遞系統(tǒng)中，最棘手的問(wèn)題是旋轉(zhuǎn)體上的應(yīng)變橋的橋壓輸入及檢測(cè)到的應(yīng)變信號(hào)輸出如何可靠地在旋轉(zhuǎn)部分與靜止部分之間傳遞，通常的做法是用導(dǎo)電滑環(huán)來(lái)完成。 由于導(dǎo)電滑環(huán)屬于磨擦接觸，因此不可避免地存在著磨損并發(fā)熱，因而限制了旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速及導(dǎo)電滑環(huán)的使用壽命。并且由于接觸不可靠引起信號(hào)波動(dòng)，從而造成測(cè)量誤差大甚至測(cè)量不成功。為了克服導(dǎo)電滑環(huán)的缺陷，另一個(gè)辦法就是采用無(wú)線電遙測(cè)的方法 ：將扭矩應(yīng)變信號(hào)在旋轉(zhuǎn)軸上放大并進(jìn)行V/F轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)，通過(guò)載波調(diào)制用無(wú)線電發(fā)射的方法從旋轉(zhuǎn)軸上發(fā)射至軸外，再用無(wú)線電接收的方法，就可以得到旋轉(zhuǎn)軸受扭的信號(hào)。 旋轉(zhuǎn)軸上的能源供應(yīng)是固定在旋轉(zhuǎn)軸上的電池。該方法即為遙測(cè)扭矩儀。
扭矩傳感器發(fā)展歷程
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語(yǔ)音
扭矩傳感器的發(fā)展歷程大致為：光學(xué)機(jī)械變形類(lèi)型、電磁感應(yīng)類(lèi)型、相位差類(lèi)型、應(yīng)變類(lèi)型。1856 年湯姆遜發(fā)現(xiàn)了在機(jī)械應(yīng)變作用下，金屬絲電阻會(huì)發(fā)生變化的現(xiàn)象，這奠定了電阻應(yīng)變片的研制基礎(chǔ)。1938 年魯奇與西蒙斯制造了紙基式電阻應(yīng)變片。此后，電阻應(yīng)變片得到了快速地發(fā)展，在工程領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，電阻應(yīng)變片也是用于扭矩測(cè)量的一種較佳選擇。應(yīng)變型扭矩傳感器可利用被測(cè)物理量在彈性元件上產(chǎn)生彈性變形，因而彈性變形可通過(guò)應(yīng)變片轉(zhuǎn)換成電阻的變化，從而測(cè)出扭矩值。在轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)下可靠地自供電技術(shù)和信號(hào)傳輸技術(shù)是此類(lèi)扭矩傳感器仍需研究的主要問(wèn)題。1982 年日本福岡九州大學(xué) Sasada 等研究人員研制出了新型磁頭扭矩傳感器，利用等離子法在轉(zhuǎn)軸表面噴覆了一段磁致伸縮層，可以使整個(gè)測(cè)試裝置做的緊湊。1984 年，Sasada 等人提出了改進(jìn)方案，為了獲得較寬的動(dòng)態(tài)范圍和較好的線性度，采用了具有特定形狀的磁場(chǎng)各向異性的三角形或平行四邊形磁片。1986 年 Sasada等人研究了應(yīng)用非晶薄帶的磁致伸縮逆效應(yīng)來(lái)檢測(cè)扭矩，具體的方式是在一段圓軸表面上粘貼非晶薄帶，其粘貼方向與圓軸線成 45度角，最后基于此方法成功的研制了螺線管式扭矩傳感器。1992 年王榮等人為改善“角度依存性”問(wèn)題，采用在轉(zhuǎn)軸的表面粘貼一層特制的軟磁合金薄帶的方法，研制了逆磁致伸縮扭矩傳感器。2011 年由淮海工學(xué)院的文西芹、李紀(jì)明等人研究了一種磁彈性效應(yīng)的新型扭矩傳感器，其氣隙擾動(dòng)小、磁滯小、可滿(mǎn)足電助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的使用要求。由日立公司研制的 MR 編碼器式扭矩傳感器是轉(zhuǎn)角型扭矩傳感器的典型代表，其工作原理是在被測(cè)件之間安裝一轉(zhuǎn)軸，在轉(zhuǎn)軸的兩端分別裝有一個(gè) MR 編碼器，由每個(gè)編碼器的兩相正弦輸出可以分別計(jì)算出轉(zhuǎn)軸兩端的角度，再由兩個(gè)角度交差計(jì)算出扭矩。2005 年重慶工學(xué)院遠(yuǎn)程測(cè)試與控制技術(shù)研究所開(kāi)發(fā)了螺桿差動(dòng)變壓器式的扭矩傳感器，當(dāng)彈性軸受到扭力時(shí)，軸會(huì)產(chǎn)生一定的扭矩角度，再通過(guò)內(nèi)部的銜鐵作用以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的形式輸出。2010 年由淮海工學(xué)院和江蘇海洋資源開(kāi)發(fā)研究院共同研制了一種非接觸測(cè)量方式的磁電型扭矩傳感器。2014 年趙浩、丁立軍等人基于電磁感應(yīng)原理，設(shè)計(jì)了一種新型扭矩傳感器。近年來(lái)一些新型扭矩傳感器不斷被開(kāi)發(fā)和研制出來(lái)，包括光纖式扭矩傳感器、無(wú)線聲表面波式扭矩傳感器、磁敏式扭矩傳感器、激光多普勒式扭矩傳感器、激光衍射式扭矩傳感器等。如美國(guó)佛吉尼亞西蒙斯飛行器公司，為了對(duì)飛行器的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行扭矩測(cè)試，研發(fā)了一種基于光纖技術(shù)的光纖式扭矩傳感器。重慶大學(xué)光電技術(shù)及系統(tǒng)教部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的研究人員，提出了一種新型平板式壓電四維力/力矩傳感器，大連理工大學(xué)聯(lián)合長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所，研制了一種具有分載測(cè)量功能的預(yù)緊式 Stewart 結(jié)構(gòu)六維力/力矩傳感器
[2]
。
扭矩傳感器類(lèi)別
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語(yǔ)音
扭矩傳感器非接觸式扭矩傳感器
非接觸式扭矩傳感器輸入軸和輸出軸由扭桿連接起來(lái)，輸入軸上有花鍵，輸出軸上有鍵槽。當(dāng)扭桿受方向盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩作用發(fā)生扭轉(zhuǎn)時(shí)，輸入軸上的花鍵和輸出軸上鍵槽之間的相對(duì)位置就被改變了。花鍵和鍵槽的相對(duì)位移改變量等于扭轉(zhuǎn)桿的扭轉(zhuǎn)量，使得花鍵上的磁感強(qiáng)度改變，磁感強(qiáng)度的變化，通過(guò)線圈轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)。非接觸扭矩傳感器由于采用的是非接觸的工作方式，因而壽命長(zhǎng)、可靠性高，不易受到磨損、有更小的延時(shí)、 受軸的偏轉(zhuǎn)和軸向偏移的影響更小，已經(jīng)廣泛用于轎車(chē)領(lǐng)域。在非接觸式扭矩傳感器中，常用的主要有應(yīng)變式、磁電式、光纖式和光電式傳感器。應(yīng)變式非接觸傳感器利用了無(wú)線傳輸技術(shù)。隨著科技的進(jìn)步和無(wú)線傳輸技術(shù)的發(fā)展，接觸式應(yīng)變片傳感器輸出信號(hào)所用的導(dǎo)電滑環(huán)和刷臂已經(jīng)能夠用無(wú)線傳輸模塊替代，從而克服了導(dǎo)電滑環(huán)和刷臂間的磨損，提高了測(cè)量精度。磁電式扭矩傳感器是利用磁電轉(zhuǎn)換的原理，分析兩路輸出的電動(dòng)勢(shì)信號(hào)的相位差，從而達(dá)到測(cè)量扭矩的目的。主要分為閉磁路式傳感器和開(kāi)磁路式傳感器。光纖式扭矩傳感器主要是利用光反射原理和相位差原理，將軸上相應(yīng)的兩處位置反射的光信號(hào)讀取后并計(jì)算出相位差，由此能算出相應(yīng)的扭矩值。但是光纖式傳感器易受環(huán)境影響，安裝調(diào)試也相對(duì)較困難。光電式扭矩傳感器以光電感應(yīng)元件為核心部件。當(dāng)傳動(dòng)軸上加載扭矩時(shí)，由光源發(fā)出的光的強(qiáng)度會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化，從而使光電元件的輸出電流發(fā)生變化。通過(guò)測(cè)量該變化值即可計(jì)算出扭矩值。
[3]
扭矩傳感器應(yīng)變片扭矩傳感器
應(yīng)變片傳感器扭矩測(cè)量采用應(yīng)變電測(cè)技術(shù)。在彈性軸上粘貼應(yīng)變計(jì)組成測(cè)量電橋，當(dāng)彈性軸受扭矩產(chǎn)生微小變形后引起電橋電阻值變化，應(yīng)變電橋電阻的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的變化從而實(shí)現(xiàn)扭矩測(cè)量。傳感器就完成如下的信息轉(zhuǎn)換；傳感器由彈性軸、測(cè)量電橋、儀器用放大器、接口電路組成。
扭矩傳感器高性能無(wú)線型
高性能無(wú)線扭矩傳感器將傳感器與無(wú)線通信技術(shù)結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸。扭矩電信號(hào)由單片機(jī)控制的信號(hào)處理電路進(jìn)行放大、A/D轉(zhuǎn)換之后，編碼器將采集到的數(shù)字量編碼傳送給發(fā)射模塊進(jìn)行發(fā)送。接收模塊接收到數(shù)據(jù)后，解碼器將譯出的數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)，由LED顯示得到的扭矩?cái)?shù)據(jù)值。傳感器數(shù)據(jù)采集發(fā)射電路由扭矩傳感器、信號(hào)處理部分、單片機(jī)和無(wú)線發(fā)射電路組成。扭矩傳感器將電阻應(yīng)變片產(chǎn)生的應(yīng)變電信號(hào)傳送到信號(hào)處理電路。信號(hào)處理部分對(duì)傳感器模擬信號(hào)提取放大，并進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換。微處理器負(fù)責(zé)控制系統(tǒng)各部分器件的工作，并對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理。無(wú)線發(fā)射電路在微處理器的控制下，由編碼器將采集到的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的編碼和處理，并用發(fā)射模塊發(fā)射出。實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳輸。
扭矩傳感器電子式
電子式扭矩儀是一種針對(duì)風(fēng)機(jī)、水泵試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)能效評(píng)測(cè)的便攜式高性能軸功率測(cè)量?jī)x器。電子式扭矩儀創(chuàng)造性的摒棄了傳統(tǒng)機(jī)電式扭矩傳感器繁瑣、復(fù)雜、在很多現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下不易實(shí)現(xiàn)的安裝過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)、水泵電機(jī)效率的實(shí)時(shí)測(cè)量，監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)、水泵電機(jī)在使用過(guò)程中各環(huán)節(jié)的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)研究風(fēng)機(jī)、水泵電機(jī)的使用狀態(tài)提供了實(shí)時(shí)、真實(shí)、可靠的數(shù)據(jù)；避免了因機(jī)電式扭矩傳感器安裝不當(dāng)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果造成的影響。電子式扭矩儀能完全取代傳統(tǒng)扭矩傳感器的軸功率測(cè)量功能，并且能獲取風(fēng)機(jī)、水泵電機(jī)的實(shí)時(shí)效率，為風(fēng)機(jī)、水泵機(jī)組節(jié)能提供了嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)評(píng)測(cè)手段。
電子式扭矩儀(3張)
扭矩傳感器應(yīng)用范圍
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語(yǔ)音
扭矩傳感器是一種測(cè)量各種扭矩、轉(zhuǎn)速及機(jī)械功率的精密測(cè)量?jī)x器。應(yīng)用范圍十分廣泛，主要用于：1、電動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等旋轉(zhuǎn)動(dòng)力設(shè)備輸出扭矩及功率的檢測(cè)；2、風(fēng)機(jī)、水泵、齒輪箱、扭力板手的扭矩及功率的檢測(cè)；3、鐵路機(jī)車(chē)、汽車(chē)、拖拉機(jī)、飛機(jī)、船舶、礦山機(jī)械中的扭矩及功率的檢測(cè)；4、可用于污水處理系統(tǒng)中的扭矩及功率的檢測(cè)；5、可用于制造粘度計(jì)；6、可用于過(guò)程工業(yè)和流程工業(yè)中；7、可以應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室，測(cè)試部門(mén)以及生產(chǎn)監(jiān)控和質(zhì)量控制；
扭矩傳感器測(cè)量原理
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扭矩的測(cè)量：采用應(yīng)變片電測(cè)技術(shù)，在彈性軸上組成應(yīng)變橋。如圖1所示：
圖1
1.信號(hào)輸出可任意選擇波形─方波或脈沖波。2.檢測(cè)精度高、穩(wěn)定性好、抗干擾性強(qiáng)。3.不需反復(fù)調(diào)零即可；連續(xù)測(cè)量正反扭矩。4.即可測(cè)量靜止扭矩，也可測(cè)量動(dòng)態(tài)扭矩。5.體積小、重傳感器可脫離二次儀表獨(dú)立使用，只要按插座針號(hào)提供 +15V，-15V（200mA）的電源，即可輸出阻抗與扭矩成正比的等方波或脈沖波頻率信號(hào)。量輕、易于安裝。6.測(cè)量范圍： 0—Nm標(biāo)準(zhǔn)可選, 非標(biāo)準(zhǔn)2萬(wàn)Nm、3萬(wàn)Nm、5萬(wàn)Nm、8萬(wàn)Nm、10萬(wàn)Nm，特殊量程可定制。
扭矩傳感器信號(hào)傳輸
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扭矩傳感器信號(hào)輸出
· 方波信號(hào)、脈沖信號(hào)。· 扭矩傳感器的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出是頻率信號(hào)，即5-15KHz；為了適應(yīng)客戶(hù)需求，無(wú)需外置模塊，與原始輸出電路整合設(shè)計(jì)直接輸出4-20mA、0-20mA、1-5V、0-5V模擬信號(hào)，方便客戶(hù)采。
扭矩傳感器扭矩信號(hào)處理形式
· 扭矩傳感器輸出的頻率信號(hào)送到頻率計(jì)或數(shù)字表，直接讀取與扭矩成正比的頻率信號(hào)或電壓、電流信號(hào)。· 扭矩傳感器的扭矩與頻率信號(hào)送給單片機(jī)二次儀表，直接顯示實(shí)時(shí)扭矩值、轉(zhuǎn)速及輸出功率值及 RS232通訊信號(hào)。· 直接將扭矩與轉(zhuǎn)速的頻率信號(hào)送給計(jì)算機(jī)或 PLD進(jìn)行處理。
扭矩傳感器信號(hào)采集
頻率輸出信號(hào)的信號(hào)采集頻率信號(hào)輸出時(shí)，與后續(xù)的信號(hào)采集設(shè)備的建議接口電路如圖2所示
圖2 頻率信號(hào)采集
電流或電壓輸出信號(hào)的信號(hào)采集如圖3所示。
圖3 電流電壓信號(hào)采集
扭矩傳感器安裝使用
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扭矩傳感器使用環(huán)境
扭矩傳感器應(yīng)安裝在環(huán)境溫度為0℃ ～ 60℃，相對(duì)濕度小于90%，無(wú)易燃、易爆品的環(huán)境里。不宜安裝在強(qiáng)電磁干擾的環(huán)境中。
扭矩傳感器安裝方式
1、 水平安裝，如圖11所示：
圖11
2、垂直安裝，圖12所示：
圖12 垂直安裝示意圖
3、連接方式： 扭矩傳感器與動(dòng)力設(shè)備、負(fù)載設(shè)備之間的連接（1）彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器連接如圖13所示，此種連接方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，維護(hù)方便。能夠微量補(bǔ)償安裝誤差造成的軸的相對(duì)偏移，同時(shí)能起到輕微減振的作用。適用于中等載荷、起動(dòng)頻繁的高低速運(yùn)轉(zhuǎn)場(chǎng)合，工作溫度為-20-70℃。
圖13 彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器連接
（2）剛性聯(lián)軸器連接如圖14所示，這種連接形式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，無(wú)補(bǔ)償性能，不能緩沖減振，對(duì)兩軸的安裝精度較高。用于振動(dòng)很小的工況條件。
圖14 剛性聯(lián)軸器連接
4、安裝要求：（1） 扭矩傳感器可水平安裝，也可垂直安裝。（2） 動(dòng)力設(shè)備、傳感器、負(fù)載設(shè)備應(yīng)安裝在穩(wěn)固的基礎(chǔ)上，以避免過(guò)大的震動(dòng)，否則可能發(fā)生數(shù)據(jù)不穩(wěn)，降低測(cè)量精度，甚至損壞傳感器。（3） 采用彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器或剛性聯(lián)軸器連接。（4） 動(dòng)力設(shè)備、傳感器、負(fù)載設(shè)備軸線的同心度應(yīng)小于Φ0.05mm。
扭矩傳感器注意事項(xiàng)
1.安裝時(shí)，不能帶電操作，切莫直接敲打、碰撞傳感器。2.聯(lián)軸器的緊固螺栓應(yīng)擰緊，聯(lián)軸器的外面應(yīng)加防護(hù)罩，避免人身傷害。3.信號(hào)線輸 出不得對(duì)地 ，對(duì)電源短路,輸出電流不大于10mA· 屏蔽電纜線的屏蔽層必須與 +15V電源的公共端（電源地）連接。4.日常的計(jì)量檢定校準(zhǔn)工作中，對(duì)扭矩傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，通常采用扭矩標(biāo)準(zhǔn)機(jī)來(lái)進(jìn)行。由于扭矩傳感器的精度比較高，通常為 1 級(jí)及以上的扭矩傳感器，但在實(shí)際測(cè)量工作中，除了扭矩標(biāo)準(zhǔn)機(jī)自身的不確定度之外，影響扭矩傳感器測(cè)量結(jié)果的另外一個(gè)重要因素則是傳感器與扭矩標(biāo)準(zhǔn)機(jī)之間的連接質(zhì)量，特別是對(duì)高精度扭矩傳感器的校準(zhǔn)中在不考慮扭矩標(biāo)準(zhǔn)機(jī)自身的不確定度時(shí)，連接質(zhì)量的優(yōu)劣將直接影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度。在現(xiàn)有扭矩傳感器測(cè)量方法中，通常都是將傳感器串接入扭矩標(biāo)準(zhǔn)機(jī)中進(jìn)行校準(zhǔn)，故而在校準(zhǔn)過(guò)程中不可避免要出現(xiàn)連接質(zhì)量可靠與否的問(wèn)題。在以往為了保證連接安裝的穩(wěn)定性和牢固性，通常會(huì)采用剛性連接方式來(lái)安裝，此種方式在裝卸方面為檢測(cè)人員帶來(lái)諸多不便，加上加工零部件的加工精細(xì)度和配合間隙的存在，在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中使得測(cè)量軸系之間的同軸度發(fā)生較大的變化，將嚴(yán)重影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。雖然此種缺陷可以通過(guò)激光對(duì)中裝置減少誤差，但是受各種因素的影響以及人為安裝水平的差異，扭矩傳感器在實(shí)際受載過(guò)程中，同軸度仍然是計(jì)量過(guò)程中較大的不確定度影響因素
[4]
。
扭矩傳感器利與弊
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扭矩傳感器發(fā)展趨勢(shì)
隨著自控系統(tǒng)的不斷完善和發(fā)展，對(duì)扭矩傳感器的精度、可靠性和響應(yīng)速度提出了更高的要求。扭矩傳感器正呈現(xiàn)以下的發(fā)展趨勢(shì)：1、測(cè)試系統(tǒng)向微型化數(shù)字化、智能化、虛擬化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展；2、從單功能向多功能發(fā)展，包括自補(bǔ)償、自修正、自適應(yīng)、自診斷、遠(yuǎn)程設(shè)定、狀態(tài)組合、信息存儲(chǔ)和記憶；3、向著小型化、集成化方向發(fā)展。傳感器的檢測(cè)部分可以通過(guò)結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)和優(yōu)化來(lái)實(shí)現(xiàn)小型化，IC部分可以整合盡可能多的半導(dǎo)體部件、電阻到一個(gè)單獨(dú)的IC部件上，減少外部部件的數(shù)量；4、由靜態(tài)測(cè)試向動(dòng)態(tài)在線檢測(cè)方向發(fā)展；
扭矩傳感器不足之處
遙測(cè)扭矩儀成功之處在于克服了電滑環(huán)的兩項(xiàng)缺陷，但也存在著三個(gè)不足之處，1、易受使用現(xiàn)場(chǎng)電磁波的干擾；2、由于是電池供電，所以只能短期使用；3、由于在旋轉(zhuǎn)軸上附加了結(jié)構(gòu)，易引起高轉(zhuǎn)速時(shí)的動(dòng)平衡問(wèn)題，在小量程及小直徑軸時(shí)更突出；數(shù)字式扭矩傳感器吸取了上述各種方法的優(yōu)點(diǎn)并克服了其缺陷，在應(yīng)變傳感器的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了兩組旋轉(zhuǎn)變壓器，實(shí)現(xiàn)了能源及信號(hào)的非接觸傳遞。并做到了扭矩信號(hào)的傳遞與是否旋轉(zhuǎn)無(wú)關(guān)，與轉(zhuǎn)速大小無(wú)關(guān)，與旋轉(zhuǎn)方向無(wú)關(guān)。
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LONGLV隆旅電子
上海隆旅電子科技有限公司
隆旅電子｜LONGLV-WTQ98A靜態(tài)扭矩傳感器
/// 專(zhuān) 業(yè) 的 工 業(yè) 傳 感 與 測(cè) 量 頭 條 號(hào) //// 概 述 /LONGLV-WTQ98A靜態(tài)扭矩傳感器，電阻應(yīng)變?yōu)槊舾性图呻娐窐?gòu)成的一體產(chǎn)品，精度高，性能穩(wěn)定可靠，中低量程扭矩測(cè)量，靜態(tài)扭矩測(cè)量，兩端均為法蘭盤(pán)連接。安裝使用方便。扭矩傳感器采用德國(guó)技...
2019-09-031
LONGLV隆旅電子
上海隆旅電子科技有限公司
「隆旅干貨」動(dòng)態(tài)扭矩傳感器在測(cè)量上都采用了哪些你不知道
/// 專(zhuān) 業(yè) 的 工 業(yè) 傳 感 與 測(cè) 量 百 家 號(hào) //// 前言 /動(dòng)態(tài)扭矩傳感器是一種非接觸式高速旋轉(zhuǎn)的傳感器，由于其測(cè)量質(zhì)量高和線性誤差低，傳感器在扭矩測(cè)產(chǎn)品中一直處于優(yōu)勢(shì)。動(dòng)態(tài)扭矩傳感器采用非接觸式設(shè)計(jì)，由于沒(méi)有易損件非常適合長(zhǎng)時(shí)間旋轉(zhuǎn)扭矩測(cè)量和高速旋轉(zhuǎn)...
2019-10-080
言言smile
我叫言言，喜歡談天說(shuō)地
不同扭矩傳感器各自有哪些優(yōu)點(diǎn)，對(duì)比兩款
扭矩傳感器的種類(lèi)有很多，本文主要對(duì)比了靜態(tài)扭矩傳感器和非接觸式扭矩傳感器的原理及功能優(yōu)勢(shì)。扭矩傳感器是許多領(lǐng)域不可或缺的一部分，可應(yīng)用于電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、扭矩試驗(yàn)臺(tái)、測(cè)功機(jī)、電動(dòng)機(jī)、引擎、齒輪、發(fā)電機(jī)、風(fēng)機(jī)、泵等，其它應(yīng)用測(cè)量設(shè)備轉(zhuǎn)矩傳感器安裝在汽車(chē)控制、調(diào)節(jié)、擰緊螺帽的扭矩...
2021-06-170
走馬觀花臺(tái)
走馬觀花臺(tái)分享關(guān)于儀器機(jī)械方面的資料
選擇對(duì)的型號(hào)正常安裝，扭力傳感器才能測(cè)量成功
因?yàn)槟壳艾F(xiàn)階段目前市面上的扭力傳感器在結(jié)構(gòu)和基本原理上各不相同。測(cè)量結(jié)果的成功與否，很大原因取決于扭力傳感器的選用是否合理。所以，根據(jù)上面來(lái)選擇就非常重要了，南京冉控科技技術(shù)人員給大家分享以下3個(gè)要點(diǎn)。1、相頻特性特性相頻特性特性管理決策了被測(cè)量的頻率范圍，盡量在允許頻率范...
2021-04-260
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扭矩傳感器正確安裝，碰到故障不用慌
扭矩傳感器應(yīng)安裝在環(huán)境溫度為0℃ ～ 60℃，相對(duì)濕度小于90%，無(wú)易燃、易爆品的環(huán)境里。不宜安裝在強(qiáng)電磁干擾的環(huán)境中。1、連接方式：扭矩傳感器與動(dòng)力設(shè)備、負(fù)載設(shè)備之間的連接（1）彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器連接，此種連接方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，維護(hù)方便。能夠微量補(bǔ)償安裝誤差造成的軸的相...
2021-03-170
參考資料
1.
隋修武主編. 機(jī)械電子工程原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M]. 2014
2.
唐敏. 無(wú)線聯(lián)動(dòng)式扭矩傳感器設(shè)計(jì)與研究[D].成都理工大學(xué),2015.
．中國(guó)知網(wǎng)[引用日期2019-08-24]
3.
羅勝彬. 磁電式扭矩傳感器的研究[D].西華大學(xué),2015.
．中國(guó)知網(wǎng)[引用日期2019-08-24]
4.
李海濱,孫欽密,任翔,王振宇.扭矩傳感器檢測(cè)連接質(zhì)量的問(wèn)題探討[J].計(jì)量與測(cè)試技術(shù),2019,46(03):60-61+67.
．中國(guó)知網(wǎng)[引用日期2019-08-24]
扭矩傳感器信號(hào)：扭矩傳感器工作原理
扭矩傳感器故障檢測(cè)
在生活中，我想大家都遇到過(guò)這樣的問(wèn)題--扭矩傳感器故障。一但扭矩傳感器發(fā)生故障，那么將帶來(lái)很大的麻煩。嚴(yán)重的話(huà)，可能發(fā)生交通事故哦！所以大家一定要小心，加入你發(fā)現(xiàn)這個(gè)扭矩傳感器發(fā)生故障了，你一定要及時(shí)的去維修啊。
扭矩傳感器，一般用來(lái)測(cè)量駕駛員作用在方向盤(pán)上力矩的大小和方向，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，動(dòng)力轉(zhuǎn)向ECU接收此信號(hào)及車(chē)速信號(hào)，決定輔助動(dòng)力的方向和大小，從而在低速行駛時(shí)控制轉(zhuǎn)向力矩變小，在高速行駛時(shí)控制轉(zhuǎn)向力矩適度增大，它是是電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的重要組成元件之一。關(guān)注發(fā)燒友公眾號(hào)回復(fù)資料和郵箱地址可以免費(fèi)獲取電子資料一份。
扭矩傳感器目前可分為接觸式和非接觸式兩種，非接觸式扭矩傳感器又叫滑動(dòng)可變電阻式扭矩傳感器，接觸式扭矩傳感器是在轉(zhuǎn)向軸與轉(zhuǎn)向小齒輪之間安裝了一個(gè)扭桿，當(dāng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作時(shí)利用滑環(huán)和電位計(jì)測(cè)量扭桿的變形量并轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)。非接觸式扭矩傳感器中有兩對(duì)磁極環(huán)，當(dāng)輸入軸和輸出軸之間發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，磁極環(huán)之間的空氣間隙發(fā)生變化，從而引起電磁感應(yīng)系數(shù)的變化，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電壓，并將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為扭矩信號(hào)。非接觸式扭矩傳感器的優(yōu)點(diǎn)是體積小精度高。如豐田卡羅拉轎車(chē)就采用了非接觸式扭矩傳感器。
另外，有的傳感器還能夠測(cè)量方向盤(pán)轉(zhuǎn)角的大小和方向。扭矩測(cè)量系統(tǒng)比較復(fù)雜且成本高，很多元件都是集成在一起的，如豐田車(chē)系就把轉(zhuǎn)向電動(dòng)機(jī)、扭矩傳感器和轉(zhuǎn)向柱集成到一起構(gòu)成轉(zhuǎn)向柱總成，這樣使轉(zhuǎn)向控制更精確、更可靠。
扭矩傳感器目前可分為接觸式和非接觸式兩種：非接觸式扭矩傳感器和接觸式扭矩傳感器
非接觸式扭矩傳感器又叫滑動(dòng)可變電阻式扭矩傳感器，接觸式扭矩傳感器是在轉(zhuǎn)向軸與轉(zhuǎn)向小齒輪之間安裝了一個(gè)扭桿，當(dāng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作時(shí)利用滑環(huán)和電位計(jì)測(cè)量扭桿的變形量并轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)。
非接觸式扭矩傳感器中有兩對(duì)磁極環(huán)，當(dāng)輸入軸和輸出軸之間發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，磁極環(huán)之間的空氣間隙發(fā)生變化，從而引起電磁感應(yīng)系數(shù)的變化，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電壓，并將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為扭矩信號(hào)。非接觸式扭矩傳感器的優(yōu)點(diǎn)是體積小精度高。
一般情況下，當(dāng)扭矩傳感器損壞或性能不佳時(shí)會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)向系統(tǒng)出現(xiàn)以下4類(lèi)故障：
1、轉(zhuǎn)向困難;左右轉(zhuǎn)向力矩不同或轉(zhuǎn)向力矩不均;
2、行駛時(shí)轉(zhuǎn)向力矩不隨車(chē)速改變或方向盤(pán)不能正確回正;
3、組合儀表上P/S警告燈亮起。
扭矩傳感器，一般用來(lái)測(cè)量駕駛員作用在方向盤(pán)上力矩的大小和方向，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，動(dòng)力轉(zhuǎn)向ECU接收此信號(hào)及車(chē)速信號(hào)，決定輔助動(dòng)力的方向和大小，從而在低速行駛時(shí)控制轉(zhuǎn)向力矩變小，在高速行駛時(shí)控制轉(zhuǎn)向力矩適度增大，它是是電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的重要組成元件之一。
另外，有的傳感器還能夠測(cè)量方向盤(pán)轉(zhuǎn)角的大小和方向。扭矩測(cè)量系統(tǒng)比較復(fù)雜且成本高，很多元件都是集成在一起的，如豐田車(chē)系就把轉(zhuǎn)向電動(dòng)機(jī)、扭矩傳感器和轉(zhuǎn)向柱集成到一起構(gòu)成轉(zhuǎn)向柱總成，這樣使轉(zhuǎn)向控制更精確、更可靠。
扭矩傳感器目前可分為接觸式和非接觸式兩種：非接觸式扭矩傳感器和接觸式扭矩傳感器
非接觸式扭矩傳感器又叫滑動(dòng)可變電阻式扭矩傳感器，接觸式扭矩傳感器是在轉(zhuǎn)向軸與轉(zhuǎn)向小齒輪之間安裝了一個(gè)扭桿，當(dāng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作時(shí)利用滑環(huán)和電位計(jì)測(cè)量扭桿的變形量并轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)。
非接觸式扭矩傳感器中有兩對(duì)磁極環(huán)，當(dāng)輸入軸和輸出軸之間發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，磁極環(huán)之間的空氣間隙發(fā)生變化，從而引起電磁感應(yīng)系數(shù)的變化，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電壓，并將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為扭矩信號(hào)。非接觸式扭矩傳感器的優(yōu)點(diǎn)是體積小精度高。
一般情況下，當(dāng)扭矩傳感器損壞或性能不佳時(shí)會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)向系統(tǒng)出現(xiàn)以下4類(lèi)故障：
1、轉(zhuǎn)向困難;左右轉(zhuǎn)向力矩不同或轉(zhuǎn)向力矩不均;
2、行駛時(shí)轉(zhuǎn)向力矩不隨車(chē)速改變或方向盤(pán)不能正確回正;
3、組合儀表上P/S警告燈亮起。
扭矩傳感器故障排除
扭矩傳感器信號(hào)不穩(wěn)定
扭矩傳感器在使用過(guò)程信號(hào)不穩(wěn)定的原因很多，常見(jiàn)的主要有下面三個(gè)方面：
第一扭矩傳感器沒(méi)有安裝好，軸不平行，這樣就會(huì)導(dǎo)致信號(hào)輸出不穩(wěn)定，長(zhǎng)期處于這樣狀態(tài)下工作傳感器很容易損壞。
第二，供電電壓不穩(wěn)定，我們扭矩傳感器一般是正負(fù)15V的雙電壓供電也有24V或者其它電壓供電的，供電電壓不穩(wěn)定也會(huì)造成輸出信號(hào)不穩(wěn)定。
第三個(gè)原因也是最容易忽視的原因，那就是扭矩傳感器旁邊其它機(jī)器的干擾，比如扭矩傳感器旁邊如果有變頻器就很容易造成輸出信號(hào)不穩(wěn)定。解決方法就是給傳感器的供電電源前加一個(gè)1:1的隔離變壓器。
