【正文】 他形式能量如電能、熱能參數(shù)來測量旋轉(zhuǎn)機械的機械能，進而求得轉(zhuǎn)矩的方法即能量轉(zhuǎn)換法。從方法上講，能量轉(zhuǎn)換法實際上就是對功率和轉(zhuǎn)速進行測量的方法。能量轉(zhuǎn)換法測轉(zhuǎn)矩一般只在電機和液機方面有較多的應用。(3) 傳遞法 傳遞法是指利用彈性元件在傳遞轉(zhuǎn)矩時物理參數(shù)的變化與轉(zhuǎn)矩的對應關(guān)系來測量轉(zhuǎn)矩的一類方法。常用彈性元件為扭軸，故傳遞法又稱扭軸法。根據(jù)被測物理參數(shù)不同，基于傳遞法的轉(zhuǎn)矩測量儀器有多種類型。在現(xiàn)代測量中，這類轉(zhuǎn)矩測量儀的應用最為廣泛。本節(jié)介紹基于傳遞法原理的幾種轉(zhuǎn)矩測量方法和儀器。傳遞法轉(zhuǎn)矩測量轉(zhuǎn)矩測量儀器及裝置很多，應根據(jù)使用環(huán)境、測量精度等要求來選擇。1.應變式轉(zhuǎn)矩測量 應變式轉(zhuǎn)矩測量儀通過測量由于轉(zhuǎn)矩作用在轉(zhuǎn)軸上產(chǎn)生的應變來測量轉(zhuǎn)矩 。根據(jù)材料力學的理論，轉(zhuǎn)軸在轉(zhuǎn)矩 M的作用下，其橫截面上最大剪應力 τmax與軸截面系數(shù) W和轉(zhuǎn)矩 M之間的關(guān)系為 : (320) (321)式中 D為軸的外徑； d為空心軸的內(nèi)徑。τmax無法用應變片來測量，但與轉(zhuǎn)軸中心線成 177。45?夾角方向上的正負主應力和的數(shù)值等于 τmax， 即 (322)根據(jù)應力應變關(guān)系，應變?yōu)?(323) (324)式中 E為材料的彈性模量 (Pa)； μ為材料的泊松比。這樣就可沿正負主應力和的方向貼應變片，測出應變即可知其軸上所受的轉(zhuǎn)矩 M。 應變片可以直接貼在需要測量轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)軸上，也可以貼在一根特制的軸上制成應變式轉(zhuǎn)矩傳感器，用于各種需要測量轉(zhuǎn)矩的場合 圖 328為應變片式轉(zhuǎn)矩傳感器，在沿軸向177。45?方向上分別粘貼有四個應變片，感受軸的最大正、負應變，將其組成全橋電路，則可輸出與轉(zhuǎn)矩 M成正比的電壓信號。這種接法可以消除軸向力和彎曲力的干擾。圖 328應變片式轉(zhuǎn)矩傳感器應變式轉(zhuǎn)矩傳感器結(jié)構(gòu)簡單，精度較高。貼在轉(zhuǎn)軸上的電阻應變片與測量電路一般通過集流環(huán)連接。集流環(huán)有 電刷 滑環(huán)式 、 水銀式 和感應式 等。集流環(huán)存在觸點磨損和信號不穩(wěn)定等問題，不適于測量高速轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)矩。近年來，巳研制出遙測應變式轉(zhuǎn)矩儀，它在上述應變電橋后，將輸出電壓用無線發(fā)射的方式傳輸，有效地解決了上述問題。2.壓磁式轉(zhuǎn)矩傳感器鐵磁材料制成的轉(zhuǎn)軸，具有壓磁效應，在受轉(zhuǎn)矩作用后，沿拉應力 +方向磁阻減小，沿壓應力 方向磁阻增大。圖 329壓磁式轉(zhuǎn)矩傳感器 在鐵芯線圈 A中通以 50Hz的交流電，形成交變磁場。轉(zhuǎn)軸未受轉(zhuǎn)矩作用時，其各向磁阻相同，BB方向正好處于磁力線的等位中心線上，因而鐵芯 B上的繞組不會產(chǎn)生感應電勢。當轉(zhuǎn)軸受轉(zhuǎn)矩作用時，其表面上出現(xiàn)各向異性磁阻特性，磁力線將重新分布，而不再對稱，因此在鐵芯 B的線圈上產(chǎn)生感應電勢。 轉(zhuǎn)矩愈大，感應電勢愈大，在一定范圍內(nèi)， 感應電勢與轉(zhuǎn)矩成線性關(guān)系。 這樣就可通過測量感應電勢 e來測定軸上轉(zhuǎn)矩的大小。3.扭轉(zhuǎn)角式轉(zhuǎn)矩測量扭轉(zhuǎn)角式轉(zhuǎn)矩測量法是通過扭轉(zhuǎn)角來測量轉(zhuǎn)矩的 。 根據(jù)材料力學，在轉(zhuǎn)矩 M作用下，轉(zhuǎn)軸上相距 L的兩橫截面之間的相對轉(zhuǎn)角 ?為 :(325)式中 G為軸的剪切彈性模量。由 (325)式可知，當轉(zhuǎn)軸受轉(zhuǎn)矩作用時，其上兩截面間的相對扭轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)矩成比例，因此可以通過測量扭轉(zhuǎn)角來測量轉(zhuǎn)矩。根據(jù)這一原理，可以制成 光電式 、 相位差式 、 振弦式 轉(zhuǎn)矩傳感器等。(1)光電式轉(zhuǎn)矩傳感器圖 330光電式轉(zhuǎn)矩傳感器光電式轉(zhuǎn)矩傳感器如圖 330所示。在轉(zhuǎn)軸上安裝兩個光柵圓盤，兩個光柵盤外側(cè)設有光源和光敏元件。無轉(zhuǎn)矩作用時，兩光柵的明暗條紋相互錯開，完全遮擋住光路，因此放置于光柵一側(cè)的光敏元件接收不到來自光柵盤另一側(cè)的光源的光信號，無電信號輸出。當有轉(zhuǎn)矩作用于轉(zhuǎn)軸上時，由于軸的扭轉(zhuǎn)變形，安裝光柵處的兩截面產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)角，兩片光柵的暗條紋逐漸重合，部分光線透過兩光柵而照射到光敏元件上，從而輸出電信號。 轉(zhuǎn)矩越大，扭轉(zhuǎn)角越大，照射到光敏元件上的光越多，因而輸出電信號也越大。(2) 相位差式轉(zhuǎn)矩傳感器圖 331所示是基于磁感應原理的磁電相位差式轉(zhuǎn)矩傳感器。圖 331相位差式轉(zhuǎn)矩傳感器它在被測轉(zhuǎn)軸相距 L的兩端處各安裝一個齒形轉(zhuǎn)輪，靠近轉(zhuǎn)輪沿徑向各放置一個感應式脈沖發(fā)生器 (在永久磁鐵上繞一固定線圈而成 )。當轉(zhuǎn)輪的齒頂對準永久磁鐵的磁極時，磁路氣隙減小，磁阻減小，磁通增大；當轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)過半個齒距時，齒谷對準磁極，氣隙增大，磁通減小，變化的磁通在感應線圈中產(chǎn)生感應電勢。無轉(zhuǎn)矩作用時，轉(zhuǎn)軸上安裝轉(zhuǎn)輪的兩處無相對角位移，兩個脈沖發(fā)生器的輸出信號相位相同。當有轉(zhuǎn)矩作用時，兩轉(zhuǎn)輪之間就產(chǎn)生相對角位移，兩個脈沖發(fā)生器的輸出感應電勢出現(xiàn)與轉(zhuǎn)矩成比例的相位差，設轉(zhuǎn)輪齒數(shù)為 N， 則相位差 :(326)代入 (325)式，得 : (327)可見只要測出相位差 就可測得轉(zhuǎn)矩。 N的選取應使相位差滿足： 與光電式轉(zhuǎn)矩傳感器一樣，相位差式轉(zhuǎn)矩傳感器也是非接觸測量，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，對環(huán)境條件要求不高，精度一般可達 ％。(3) 振弦式轉(zhuǎn)矩傳感器圖 332振弦式轉(zhuǎn)矩傳感器在被測軸上相隔距離的兩個面上固定安裝著兩個測量環(huán)，兩根振弦分別被夾緊在測量環(huán)的支架上。當軸受轉(zhuǎn)矩作用時，兩個測量環(huán)之間產(chǎn)生一相對轉(zhuǎn)角，并使兩根振弦中的一根張力增大，另一根張力減小，張力的改變將引起振弦自振頻率的變化。 自振頻率與所受外力的平方根成正比，因此測出兩振弦的振動頻率差，就可知轉(zhuǎn)矩大小。在安裝振弦時必須使其有一定的預緊