扭矩傳感器核心技術(shù)全解析：從應(yīng)變片到光纖傳感的原理突破

　　應(yīng)變片技術(shù)的成熟與局限

　　傳統(tǒng)應(yīng)變片扭矩傳感器基于金屬或半導(dǎo)體材料的應(yīng)變效應(yīng)。當(dāng)彈性軸受扭矩作用產(chǎn)生剪切應(yīng)變時(shí)，粘貼在軸表面的應(yīng)變片電阻值隨之變化，通過惠斯通電橋轉(zhuǎn)換為電信號。此項(xiàng)技術(shù)成熟可靠，但易受電磁干擾、溫度漂移影響，且長期穩(wěn)定性有限，難以滿足環(huán)境下的高精度需求。

　　光纖傳感的原理突破

　　光纖扭矩傳感器的出現(xiàn)標(biāo)志著原理層面的突破。其主要采用光纖光柵（FBG）技術(shù)：在光纖纖芯內(nèi)制作周期性折射率調(diào)制柵區(qū)，當(dāng)扭矩作用于粘貼有光柵的轉(zhuǎn)軸時(shí)，應(yīng)變導(dǎo)致光柵周期或有效折射率改變，從而使反射/透射的中心波長發(fā)生漂移。通過解調(diào)波長位移量，即可精確反演出扭矩值。

　　技術(shù)優(yōu)勢與跨越

　　相較于應(yīng)變片，光纖傳感實(shí)現(xiàn)了多重跨越：其一，抗干擾能力躍升，光纖本身為絕緣介質(zhì)，免疫電磁干擾，適用于強(qiáng)電磁環(huán)境（如電機(jī)、發(fā)電機(jī)內(nèi)部）；其二，精度與穩(wěn)定性突破，波長編碼信號不受光源波動影響，溫度與應(yīng)變可分離測量，顯著降低漂移；其三，結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，傳感器體積小、質(zhì)量輕，可實(shí)現(xiàn)分布式測量或嵌入復(fù)合材料內(nèi)部，為旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測與智能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)開辟新途徑。

　　從應(yīng)變片的電信號測量到光纖的波長調(diào)制，扭矩傳感的核心技術(shù)已從模擬電子時(shí)代邁向光子學(xué)時(shí)代。這一原理突破不僅提升了測量性能，更推動了傳感器向微型化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，成為裝備智能化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。