扭矩傳感器，又稱力矩傳感器、扭力傳感器、轉矩傳感器、扭矩儀，分為動態和靜態兩大類，其中動態扭矩傳感器又可叫做轉矩傳感器、轉矩轉速傳感器、非接觸扭矩傳感器、旋轉扭矩傳感器等。 扭矩傳感器是對各種旋轉或非旋轉機械部件上對扭轉力矩感知的檢測。扭矩傳感器將扭力的物理變化轉換成精確的電信號。扭矩傳感器可以應用在制造粘度計，電動(氣動，液力)扭力扳手，它具有精度高，頻響快，可靠性好，壽命長等優點。

作為現代生活不可或缺的一部分，傳感器現在幾乎無處不在。他們測量來自環境的物理輸入并將其轉換為人類或機器可以解釋的數據。中國科學院合肥物質科學研究院的研究團隊開發了一種新型六維力/扭矩傳感器。

通常所說的轉矩是外力矩，如機床主軸旋轉是動力源提供的外力矩作用的結果，而扭矩是內力矩，主軸工作時，刀具切削力對主軸的反作用使之產生扭轉彈性變形，可用其衡量扭矩的大小。

扭矩是使物體發生轉動效應或扭轉變形的力矩，等于力和力臂的乘積。扭矩是在旋轉動力系統中最頻繁涉及到的參數，為了檢測旋轉扭矩，使用較多的是扭轉角相位差式傳感器。該傳感器是在彈性軸的兩端安裝著兩組齒數、形狀及安裝角度完全相同的齒輪，在齒輪的外側各安裝著一只接近(磁或光)傳感器。當彈性軸旋轉時，這兩組傳感器就可以測量出兩組脈沖波，比較這兩組脈沖波的前后沿的相位差就可以計算出彈性軸所承受的扭矩量。該方法的優點：實現了轉矩信號的非接觸傳遞，檢測信號為數字信號;缺點：體積較大，不易安裝，低轉速時由于脈沖波的前后沿較緩不易比較，因此低速性能不理想。

扭矩測試比較成熟的檢測手段為應變電測技術，它具有精度高、頻響快、可靠性好、壽命長等優點。 將專用的測扭應變片用應變膠粘貼在被測彈性軸上，并組成應變橋，若向應變橋提供工作電源即可測試該彈性軸受扭的電信號。這就是基本的扭矩傳感器模式。但是在旋轉動力傳遞系統中，最棘手的問題是旋轉體上的應變橋的橋壓輸入及檢測到的應變信號輸出如何可靠地在旋轉部分與靜止部分之間傳遞，通常的做法是用導電滑環來完成。 由于導電滑環屬于磨擦接觸，因此不可避免地存在著磨損并發熱，因而限制了旋轉軸的轉速及導電滑環的使用壽命。并且由于接觸不可靠引起信號波動，從而造成測量誤差大甚至測量不成功。為了克服導電滑環的缺陷，

另一個辦法就是采用無線電遙測的方法 ：將扭矩應變信號在旋轉軸上放大并進行V/F轉換成頻率信號，通過載波調制用無線電發射的方法從旋轉軸上發射至軸外，再用無線電接收的方法，就可以得到旋轉軸受扭的信號。 旋轉軸上的能源供應是固定在旋轉軸上的電池。該方法即為遙測扭矩儀。

“我們在這個領域的研究已經過去了三十多年，”團隊負責人孫玉祥教授說，“現在我們的傳感器已經應用于許多領域，包括深海和航空航天。”

傳感器由機械結構和信號處理模塊組成。信號處理模塊實現模擬信號處理、數字信號處理和信號傳輸功能。該團隊的研究重點是彈性體的結構和信號處理方法。

彈性體結構是多維力傳感器的核心部分。它的形式影響傳感器的靈敏度、動態性能和尺寸耦合。信號處理方法包括數字濾波、溫漂補償、容錯處理等，對提高傳感器的信噪比，保證測量的準確性和穩定性具有重要意義。

該傳感器可用于智能機器人的實時力反饋控制和力學性能測試。它允許機器人同時檢測周圍的力和力矩信息。采用具有自主知識產權的雙E型膜結構，實現了敏感單元、信號調理模塊、SoC和通信模塊的集成。在傳感器的幫助下，機器人可以感覺和觸摸。

該團隊能夠提供具有高精度和卓越穩定性的定制傳感器設計?！拔覀兛梢砸院侠淼膬r格滿足消費者對定制產品的需求，”孫說。

至此，他們已經通過了50兆帕的壓力測試，下一步將進行4500米深海的測試。

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