发布时间：2026-02-24 11:43:36
作者：小编
阅读：
在现代工业制造、自动化生产、装备测试与科研检测等场景中，扭矩是描述机械动力传输状态的核心物理量，而扭矩传感器则是实现扭矩信号精准采集、转换与输出的关键部件。它能够将机械扭转力矩转化为标准电信号，为设备运行监控、性能测试、质量控制与安全保护提供可靠的数据支撑。
随着装备精度与自动化水平不断提升，扭矩测量的需求日益细分，传感器的类型、工作原理、适用工况也呈现多样化特征。其中，按照运动状态划分的静态扭矩传感器与动态扭矩传感器，是工业领域应用最为广泛的两大类别，二者在结构设计、信号传输、测量特性、适用场景等方面存在明显差异。
本文将系统梳理扭矩传感器的主流类型，详细对比静态与动态扭矩传感器的核心区别，帮助用户清晰理解不同产品的技术特点与适用边界，为实际选型与应用提供参考。
1. 扭矩传感器的定义
扭矩传感器，也被称为力矩传感器、扭力传感器或转矩传感器，是一种能够对静止、旋转、往复运动等不同状态下的机械部件所承受的扭转力矩进行感知、检测、转换并输出标准信号的精密测量装置。它可以将非电量的机械扭矩，转化为电压、电流、频率等易于传输、采集、处理与显示的电信号，配合数据采集设备、显示仪表或控制系统，完成实时监测、数据记录、分析计算与闭环控制。
2. 扭矩传感器的核心作用
- 实时监测机械轴系的扭矩输出状态，判断设备是否在额定负载范围内运行。
- 配合转速测量单元，同步计算机械功率，实现多参数一体化检测。
- 为设备出厂测试、性能标定、故障诊断提供客观量化数据。
- 参与自动化控制系统的闭环反馈，提升设备运行精度与稳定性。
- 对过载、冲击、异常振动等工况进行预警，保护设备与人员安全。
- 用于产品质量检测，确保装配扭矩、拧紧力矩等指标符合工艺要求。
扭矩传感器的分类标准较多，不同分类维度对应不同的技术特点与应用场景，常见分类包括按工作原理、测量状态、安装方式、信号输出形式等。
1. 按工作原理分类
（1）应变片式扭矩传感器
应变片式是目前技术成熟、应用范围广的扭矩传感器类型，核心基于金属应变片的应变效应工作。在传感器弹性体表面粘贴应变片，组成惠斯通电桥结构，当弹性体受到扭矩作用发生微小形变时，应变片的电阻值同步发生变化，电桥失去平衡并输出与扭矩成正比的电压信号。该类型结构简单、成本可控、精度适中、稳定性较好，适用于多数中低速、中高精度测量场景。
（2）磁电式扭矩传感器
磁电式基于磁致伸缩效应或电磁感应原理工作，通过检测轴件在扭矩作用下的磁导率变化或感应电动势变化，实现扭矩测量。其典型特点是非接触式测量，无机械磨损、使用寿命长、抗污染与抗振动能力较强，适合高速旋转、恶劣环境下的动态测量。
（3）光学式扭矩传感器
光学式利用光学干涉、光栅衍射或光弹性效应，通过检测轴件扭转时的光路变化、相位差变化或条纹移动，换算扭矩数值。该类型测量精度高、响应速度快、抗电磁干扰能力突出，多用于高精度实验室标定、航空航天精密测试等场景，但成本相对较高，对安装环境与清洁度要求更严格。
（4）电容式扭矩传感器
电容式依靠扭矩引起的电极间距或正对面积变化，导致电容值改变，进而实现扭矩检测。其结构紧凑、功耗低、动态响应较好，适合小型化、轻量化的测量场景，在微型动力装置、精密仪器等领域有一定应用。
（5）压电式扭矩传感器
压电式利用压电材料的压电效应，将扭矩产生的机械应力转化为电荷信号，适合瞬态冲击扭矩、高频动态扭矩测量，响应速度极快，但低频与静态测量性能较弱，多用于特殊工况的动态测试。
2. 按测量运动状态分类
这是工业现场最常用、最具实践指导意义的分类方式，直接决定传感器的适用工况，分为静态扭矩传感器与动态扭矩传感器两类，也是本文重点对比分析的对象。
3. 按安装方式分类
- 轴式扭矩传感器：整体为轴状结构，串联安装在传动系统中，适合旋转轴系测量。
- 法兰式扭矩传感器：两端为法兰连接结构，安装刚性好、传递扭矩稳定，多用于大扭矩、高刚性场景。
- 盘式扭矩传感器：结构扁平、轴向尺寸小，适合安装空间受限的场景。
- 套筒式、键连接式：适配不同轴端连接形式，安装便捷性更高。
4. 按信号输出形式分类
- 模拟量输出：输出0-5V、0-10V电压或4-20mA电流信号，兼容传统仪表与PLC。
- 数字量输出：输出RS485、CAN、以太网等数字信号，传输距离远、抗干扰能力强，适合工业总线系统。
- 频率信号输出：信号稳定、抗干扰能力较好，适合远距离传输与高精度测量。
1. 静态扭矩传感器的定义与工作状态
静态扭矩传感器，主要用于测量不发生连续旋转、或仅在极小角度内往复摆动的部件所承受的扭矩，也常被称为反作用力扭矩传感器。其核心特征是：传感器的测量弹性体不参与360°连续旋转，通常一端固定在基座或机架上，另一端承受被测扭矩，通过检测固定端的反作用力矩得到扭矩数值。
2. 静态扭矩传感器的工作原理
主流静态扭矩传感器采用应变片式原理，内部包含弹性体、应变片、信号处理电路、外壳防护结构等。当扭矩作用于弹性体时，弹性体产生可控的微小扭转形变，粘贴在表面的应变片将形变转化为电阻变化，惠斯通电桥将电阻变化转化为电压信号，经放大、滤波、温度补偿后，输出稳定的标准信号。由于无连续旋转运动，信号传输可直接采用有线连接，无需无线传输或滑环结构。
3. 静态扭矩传感器的结构特点
- 无旋转部件，结构简单、刚性高、可靠性强。
- 信号传输采用直接接线方式，信号稳定、无损耗、抗干扰能力强。
- 安装方式以固定端连接为主，常见法兰、螺纹、键连接等形式。
- 整体体积适中，防护等级可根据环境定制，适应工业现场粉尘、油污等条件。
- 无滑环、无线发射模块等易损部件，维护成本低、使用寿命较长。
4. 静态扭矩传感器的性能特点
- 测量精度稳定，线性度、重复性表现良好，适合静态标定与校准。
- 低频响应好，对缓慢变化、静止保持的扭矩测量准确。
- 转速适用范围极低，通常仅允许0转速或极低速摆动，不可用于连续旋转工况。
- 抗过载能力较强，在额定范围内长期保持性能稳定。
- 成本相对较低，性价比突出，适合大批量工业应用。
5. 静态扭矩传感器的典型应用场景
- 螺栓拧紧力矩检测，如汽车零部件、机械设备装配的扭矩校准。
- 阀门、泵体、法兰的静扭矩测试与密封性检测。
- 减速机、变速箱的反作用力矩测量。
- 扭力扳手、拧紧工具的校准与标定。
- 材料扭转强度测试、静态力学性能实验。
- 机器人关节静止保持力矩、夹具锁紧力矩监测。
- 风电、工程机械等设备的静态载荷测试与出厂检验。
1. 动态扭矩传感器的定义与工作状态
动态扭矩传感器，主要用于测量连续360°旋转、高速运转、负载频繁波动的轴系扭矩，也被称为旋转扭矩传感器。其核心特征是：传感器弹性体与被测轴同步旋转，需要在旋转状态下完成扭矩信号的采集与传输，能够适应高速、变载、冲击等动态工况。
2. 动态扭矩传感器的工作原理
动态扭矩传感器同样以应变片式、磁电式为主流方案。旋转状态下，应变片电桥输出的信号需要通过非接触方式传输，常见方式包括：无线感应传输、电磁耦合传输、光电传输等，部分早期产品采用滑环结构。传感器在测量扭矩的同时，可集成转速检测单元，同步输出转速信号，进而计算实时功率，实现扭矩、转速、功率一体化测量。
3. 动态扭矩传感器的结构特点
- 包含旋转轴体、信号采集模块、非接触信号传输模块、供电模块、信号处理电路等。
- 采用非接触信号传输，无机械摩擦、无磨损，适合长期高速运行。
- 轴向与径向尺寸适配传动系统，可串联安装在电机、负载之间。
- 具备轴承支撑结构，保证旋转精度与运行稳定性。
- 防护设计适应旋转工况下的温升、振动、粉尘等环境。
4. 动态扭矩传感器的性能特点
- 支持连续旋转测量，转速范围宽，可适配低速到高速不同轴系。
- 动态响应速度快，能够捕捉瞬时冲击、快速波动的扭矩信号。
- 可同时输出扭矩、转速、功率信号，满足多参数测量需求。
- 非接触传输，使用寿命长，适合连续长时间运行工况。
- 对安装对中性、同轴度要求较高，安装不当会影响测量精度与使用寿命。
- 成本高于同量程静态扭矩传感器，结构更复杂。
5. 动态扭矩传感器的典型应用场景
- 电机、发动机、内燃机输出扭矩与效率测试。
- 变速箱、传动轴、差速器等传动部件动态性能检测。
- 风机、水泵、压缩机等旋转机械负载监测。
- 新能源汽车电驱动系统、减速器综合性能测试。
- 航空航天发动机、推进系统动态扭矩测试。
- 工业机器人关节动态力矩、运动控制力矩检测。
- 材料动态扭转疲劳、冲击扭矩实验。
1. 工作状态与适用运动形式对比
- 静态扭矩传感器：适用于静止、小角度摆动、极低速工况，不允许360°连续旋转。
- 动态扭矩传感器：适用于连续360°旋转、高速运转、往复旋转工况，可覆盖静态到高速全范围。
2. 信号传输方式对比
- 静态扭矩传感器：直接有线连接，信号稳定、无衰减、抗干扰能力强，结构简单。
- 动态扭矩传感器：非接触无线传输、电磁耦合、光电传输等，无机械磨损，适合旋转状态。
3. 结构组成复杂度对比
- 静态扭矩传感器：结构简单，无旋转轴承、无信号发射接收模块，刚性高、故障率低。
- 动态扭矩传感器：结构复杂，包含旋转轴、轴承、非接触传输模块、供电模块等。
4. 动态响应能力对比
- 静态扭矩传感器：响应速度较慢，适合静态、缓变扭矩测量，难以捕捉瞬态冲击信号。
- 动态扭矩传感器：响应速度快，可跟踪高频、快速变化的扭矩波形，适合动态载荷测试。
5. 测量功能扩展性对比
- 静态扭矩传感器：仅测量扭矩单一参数，功能单一、专注性强。
- 动态扭矩传感器：可集成转速检测，同步计算功率，实现多参数一体化测量。
6. 安装要求对比
- 静态扭矩传感器：一端固定即可，安装简便，对同轴度要求低。
- 动态扭矩传感器：需串联在旋转轴系中，对安装对中性、同轴度要求严格。
7. 环境适应性与寿命对比
- 静态扭矩传感器：无旋转磨损部件，寿命长，维护简单，适应恶劣环境能力强。
- 动态扭矩传感器：非接触结构无磨损，可长期运行，但对安装精度、振动、温升更敏感。
8. 成本与性价比对比
- 静态扭矩传感器：同量程下成本更低，性价比高，适合大批量、固定场景使用。
- 动态扭矩传感器：结构复杂、成本更高，适合动态测试、旋转工况等专用场景。
9. 通用兼容性对比
- 静态扭矩传感器：仅能用于静态测量，不可用于旋转动态工况。
- 动态扭矩传感器：可兼容静态标定与静态测量，适用范围更广。
1. 明确测量工况是静态还是动态
首先判断被测对象是否连续旋转，静止或小角度摆动选静态，连续旋转选动态，避免选型错误导致设备损坏或测量失效。
2. 确定量程范围
根据设备最大输出扭矩选择传感器量程，预留10%-30%过载余量，避免长期满负荷运行影响精度与寿命。
3. 匹配转速条件
动态传感器需确认最高转速，确保在额定转速范围内使用；静态传感器严禁超低速以外的旋转使用。
4. 关注精度指标
关注线性度、重复性、滞后、温漂等指标，根据测试需求选择合适精度等级，工业监测与精密测试的精度要求存在差异。
5. 信号输出与系统兼容
根据现场控制系统选择模拟量、数字量、频率信号等输出形式，确保与PLC、采集仪、上位机兼容。
6. 安装空间与连接形式
根据现场安装空间选择轴式、法兰式、盘式等结构，匹配轴径、键槽、法兰尺寸，简化安装流程。
7. 环境适应能力
根据现场温度、湿度、粉尘、油污、振动、电磁干扰等条件，选择对应防护等级与抗干扰设计的产品。
8. 维护与稳定性
优先选择结构可靠、维护简单、长期稳定性好的产品，降低使用成本与故障风险。
1. 小型化与集成化
随着设备轻量化发展，扭矩传感器向体积更小、重量更轻、结构更紧凑方向升级，同时集成扭矩、转速、功率、温度等多参数测量，减少安装空间，提升功能密度。
2. 高精度与高稳定性
信号处理技术、材料工艺、温度补偿算法不断优化，传感器在复杂环境下的精度、长期稳定性、抗漂移能力持续提升，满足高端装备与精密测试需求。
3. 数字化与智能化
内置微处理器，实现数据预处理、自校准、自诊断、故障报警等功能，支持数字总线通信，接入工业互联网与物联网系统，适配智能制造与远程监控。
4. 非接触化与长寿命
非接触信号传输技术全面普及，消除机械磨损，延长使用寿命，降低维护频率，适应高速、高可靠、连续运行场景。
5. 宽环境适应性
针对高低温、强腐蚀、高湿度、强振动、强电磁干扰等特殊环境，优化材料、密封与电路设计，拓展传感器在极端工况下的应用范围。
6. 标准化与模块化
接口、安装尺寸、信号协议逐步标准化，模块化设计提升互换性与通用性，降低选型、安装与调试难度。
结语：
扭矩传感器作为机械动力测量的核心基础部件，类型丰富、特性各异，其中静态与动态扭矩传感器因适用工况不同，成为工业选型中最需要区分的两大类别。静态扭矩传感器以结构简单、稳定可靠、成本适中的优势，占据静止与极低速测量场景；动态扭矩传感器以非接触、高速适配、多参数测量的特点，满足旋转与动态载荷测试需求。
二者在工作状态、信号传输、结构性能、应用场景上的差异明确，选型时只需结合被测对象运动形式、量程、转速、精度、安装条件与环境要求，即可选择适配产品。随着工业技术持续进步，扭矩传感器将朝着更小、更精、更智能、更可靠的方向发展，在智能制造、装备测试、新能源、航空航天等领域发挥更加重要的作用，为机械系统的精准控制、高效运行与安全保障提供持续支撑。
电话020-85262155
邮箱sales@omgl.com.cn
订单采购