扭矩傳感器已成為傳感器技術(shù)快速發(fā)展的重要研究方向。扭矩測量作為反映機械旋轉系統運行狀態(tài)和檢測的主要參數，體現在輸出功率、能耗、使用壽命、安全性和穩定性等方面。扭矩測量已廣泛應用于石油、汽車(chē)、船舶、航空航天、工程機械、運輸、軍事、口腔醫學(xué)、醫療器械、電機、機器人和仿生機械等領(lǐng)域。隨著(zhù)全球資源的減少和國家戰略的需要，原有的接觸扭矩測量容易磨損，受環(huán)境因素影響的缺點(diǎn)日益擴大。非接觸式電磁扭矩應運而生，以提高扭矩傳感器的測量精度，降低使用成本，提高抗干擾能力。
各種扭矩傳感器的主要代表如下：
1.立式電磁扭矩傳感器。
盡管結構簡(jiǎn)單，抗外界干擾能力強，但Li等對平面電磁扭矩傳感器進(jìn)行了深入研究。但也有明顯的缺點(diǎn)，因為這種傳感器是平面的，占用了太多的橫向空間，限制了其應用范圍。同時(shí)，為了解決國內外壟斷問(wèn)題，避免海拉傳感器專(zhuān)利，通過(guò)立體柱面電磁耦合和內外嵌套曲面渦流耦合結構，提出了立體電磁扭矩傳感器。
在減小傳感器體積的同時(shí)，為了提高測量精度和非線(xiàn)性誤差，建議將傳感器結構設計成兩個(gè)垂直結構，即兩個(gè)轉子和兩個(gè)接收線(xiàn)圈的主從級結構，如圖1所示。通過(guò)Maxwell軟件電磁模擬輸出電壓、激勵線(xiàn)圈匝數、轉子厚度等參數，優(yōu)化傳感器結構參數，去除電壓波動(dòng)大、結構參數差的組，最終找到一組傳感器的設計參數，使傳感器的非線(xiàn)性度產(chǎn)生最小誤差，指導傳感器的加工，為垂直結構電磁扭矩角度傳感器的設計提供新的理論基礎和發(fā)展方向。
2.霍爾扭矩傳感器。
中北大學(xué)設計了一種基于霍爾效應的扭矩傳感器，以解決現有扭矩傳感器結構復雜、制造成本高的問(wèn)題。該傳感器采用低成本的永磁體(N35釹鐵硼)作為激勵產(chǎn)生磁場(chǎng)，并將其形狀設計成片狀。相鄰兩片的N、S極排列，極性排列在旋轉軸徑向上，形成繞軸的磁環(huán)。旋轉軸旋轉時(shí)，軸兩端的磁環(huán)產(chǎn)生周期性交變磁場(chǎng)?；魻栐谶@個(gè)磁場(chǎng)中會(huì )在其內部產(chǎn)生霍爾電壓。由于旋轉軸兩端的相位差，通過(guò)計算兩個(gè)電壓信號之間的相位差，可以得到軸兩端的相對扭轉角。
3.差動(dòng)電磁感應扭矩傳感器。
基于電磁感應原理的差動(dòng)扭矩傳感器。傳感器軸輸出鐵芯的一端與轉軸同心固定在轉軸上，另一端用軸承連接旋轉傳感器軸，輸出繞組布置在輸出鐵芯槽中。勵磁鐵芯固定在勵磁套管上，勵磁繞組安裝在勵磁鐵芯上。傳感器的工作原理是將扭矩角信號轉換為傳感器的閉合磁路磁通，由勵磁鐵芯、氣隙和輸出鐵芯形成。由于負載扭矩，輸出繞組的兩個(gè)磁通不再相同，電勢不再相等。差動(dòng)輸出后，輸出繞組產(chǎn)生與角線(xiàn)性關(guān)系的電動(dòng)勢，最終通過(guò)電磁耦合獲得與負載扭矩T成正比的電動(dòng)勢。測量動(dòng)態(tài)和靜態(tài)扭矩，同時(shí)進(jìn)行結構創(chuàng )新。
4.環(huán)形球柵式電磁扭矩傳感。
在原有電磁扭矩傳感器的基礎上，結合光柵扭矩傳感器的測量原理和電磁傳感器，開(kāi)發(fā)了一種新型的電磁扭矩傳感器。其原理是電磁感應現象的應用，填補了光柵與電磁結合的空白。
該傳感器由磁性鋼球和電磁探測器陣列組成，主要創(chuàng )新上述結構，引入環(huán)球柵，保留電磁測量頭，完美結合。由于傳感器的球柵環(huán)是固定的，當傳動(dòng)軸旋轉時(shí)，球和空氣的磁阻通過(guò)環(huán)形球珊中的金屬球不同。由于磁阻的變化，它可以轉化為讀數頭和球柵之間的相對位移，最終測量扭矩。該傳感器具有物理性能穩定、結構可靠的優(yōu)點(diǎn)。
在工業(yè)上，扭矩傳感器已應用于傳統汽車(chē)動(dòng)力轉向、變速器與傳動(dòng)軸、船舶與飛機發(fā)動(dòng)機、試驗臺、電機等傳動(dòng)系統的扭矩測量和功率計算。
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