数字扭矩扳手的工作原理：从传感器到显示器

数字扭矩扳手以电子方式测量施加的扭矩并将结果显示在屏幕上。在常见的基于应变的设计中，扳手加载会导致传感元件产生微小的弹性变形。应变计对这种变形做出反应，产生一个电信号，电子设备对该信号进行调节、数字化并转换为扭矩读数。显示是该测量过程的最后阶段。它的目标设置、实时读数和保留峰值可以描述不同的事物，因此了解每个值的来源有助于解释该工具实际显示的内容。

施加的扭矩如何产生传感器信号

工具内部的弹性变形

向手柄施加力会产生绕紧固件轴线的扭矩。在扳手内，该负载还会在承载该负载的结构中产生微小变形。传感元件设计为在其工作范围内做出可预测的响应，使仪器能够将其响应与施加的扭矩联系起来。

这是弹性变形：当负载移除时，元件往往会恢复到其原始形状。这并不意味着扳手必须明显弯曲。测量所需的运动可能太小而无法看到。

机械布置因设计而异。传感器可能会对弯曲或扭转应变做出响应，具体取决于工具承载和感测负载的方式。传感元件和仪表的放置遵循机械设计。

应变计如何检测变形

粘合应变片会随着其下方表面的拉伸或压缩而改变电阻。在桥式电路中布置仪表可以使测量电子设备将微小的电阻变化检测为电压差。

电桥输出随着传感元件上的负载而变化。通过测量该响应，电子设备可以跟踪所施加的扭矩。仪表本身不需要指针或可见的运动来指示变化。

此时，工具对负载产生电气响应。目前还没有一个以 N·m 表示的最终数字。

电子设备如何将信号转化为数字数据

电桥激励、放大和滤波

基于桥的传感器需要电激励，以便其电阻变化可以产生可测量的输出。所得信号必须适合测量系统的下一阶段。

放大将小信号带入有用的测量范围。滤波有助于控制不需要的信号分量，例如可能干扰结果的电噪声。这些功能与激励一起，准备传感器输出以进行转换。

这些是功能级，不一定是电路板上的独立组件。一些设备在集成电路内结合了多种功能。它们的实现还涉及响应速度和噪声的选择，因此仅靠清晰的显示并不能揭示底层电子设备如何处理变化的负载。

模数转换

模数转换器 (ADC) 将调节后的电信号表示为数值数据。然后，处理器可以使用这些数据来计算扭矩值并管理显示。

数字化使测量可用于数字处理。该仪器可以使用连续测量来更新实时显示、保留测量的峰值或将读数与选定的目标进行比较。转换器提供数据；处理决定了如何使用这些数据。

数字数据如何成为扭矩读数

将传感器输出与已知扭矩相关联

转换器的输出本质上并不是以牛顿米为单位的值。组装好的测量系统需要其电气响应和已知扭矩之间的关系。

这种关系允许仪器将传感器输出的变化转化为指示扭矩的变化。校准将仪器的指示与指定条件下的参考值进行比较。如果需要调整，则单独进行；简单地执行校准不会自动校正仪器。

该转换可以使用存储的系数或适合设计的其他处理。无论采用何种实施方式，这种关系都适用于整个测量系统，从加载元件到指示。仅当原始转换器计数与所测量的数量相关时，它才变得有用。

零偏移和工程单位

测量系统可能存在偏移：即使预期施加的负载为零，也会产生非零输出。调零功能按照工具的说明建立用于后续读数的参考。

调零和校准解决不同的问题。建立空载零位并不表明仪器在其整个扭矩范围内读数正确。 Offset描述了起点误差；增益描述了响应的规模。仅校正起点并不能建立整个测量范围内的关系。

一旦仪器确定了扭矩，它就可以用支持的单位（例如 N·m 或 ft·lb）来表示该量。更改单位会更改数量的数字表示形式。它不会在关节处产生不同的物理扭矩。

拧紧期间和之后显示屏显示的内容

实时扭矩、峰值扭矩和目标设置

目标设置是为操作输入的值。实时读数代表负载变化时测得的扭矩。峰值读数保留在仪器定义的测量周期内捕获的最高测量值。

这些价值观服务于不同的目的。目标告诉操作员选择了什么值；没有证据表明该扭矩已经被施加。力减小后，保留的峰值仍然可见，而跟踪显示则跟随测量值的变化。

YouBar的 棘轮数显扭力扳手 列出 PEAK 和 TRACK 模式、P0–P9 扭矩预设以及听觉和视觉目标警报。这些功能描述了该工具如何呈现和使用测量信息。警报不应被解释为施加的力自动停止。

在查看 YouBar 时 数字扭矩扳手系列，将这些显示功能与您的操作所需的信息相匹配。对于超出已发布规格的要求， 讨论测量和显示要求 对于特定模型。