在工業(yè)自動化與旋轉機械監(jiān)測領域，PCB扭矩傳感器憑借其高精度與可靠性成為核心測量工具。其工作原理基于應變片的電橋效應與多級信號處理技術，通過物理形變到電信號的轉換，實現(xiàn)對扭矩的精準捕捉。
 

　　一、核心原理：應變片的電橋效應

　　PCB扭矩傳感器的核心部件是粘貼在彈性測量軸上的金屬電阻應變片。當扭矩施加于彈性軸時，軸體產(chǎn)生微米級扭轉形變，導致應變片表面材料發(fā)生拉伸或壓縮應變。這種應變直接改變應變片的電阻值——拉伸區(qū)電阻增大，壓縮區(qū)電阻減小。多個應變片按惠斯通電橋結構排列，形成四組電阻橋臂。當扭矩作用時，橋臂電阻的對稱變化使電橋輸出與扭矩成正比的微弱電壓信號（通常為mV級）。例如，在電機測試中，彈性軸每扭轉1°可能產(chǎn)生0.5mV的電壓變化。

　　二、信號處理：從模擬到數(shù)字的精密轉換

　　原始電壓信號需經(jīng)過多級處理以提高抗干擾能力與測量精度。PCB扭矩傳感器內置專用信號調理電路，首先通過儀表放大器（如AD620）將mV級信號放大至1.5V±1V的強信號，消除傳輸損耗。隨后，電壓-頻率轉換器（V/F）將模擬電壓轉換為頻率信號，例如將1V電壓對應10kHz頻率，實現(xiàn)信號的數(shù)字化編碼。這種轉換方式顯著提升了抗電磁干擾能力，尤其適用于變頻器、大功率電機等強干擾環(huán)境。

　　三、非接觸式傳輸：旋轉變壓器的創(chuàng)新應用

　　為解決旋轉軸與靜止系統(tǒng)間的信號傳輸難題，PCB扭矩傳感器采用旋轉變壓器技術。能源環(huán)形變壓器的初級線圈固定于傳感器外殼，次級線圈隨彈性軸旋轉，通過電磁感應為旋轉部分的電路提供±15V交流電源。信號環(huán)形變壓器則反向工作，將旋轉部分產(chǎn)生的頻率信號無接觸傳遞至靜止端。這種設計避免了傳統(tǒng)滑環(huán)的磨損問題，同時通過0.5mm的氣隙密封結構，使傳感器在粉塵、油污等惡劣環(huán)境中仍能穩(wěn)定工作。