CN1034615A - 扭矩测量装置 - Google Patents

Abstract

一种用于非接触测量一个轴上的扭矩的装置。 在一个传递扭矩的轴上至少有一个检测用磁各向异 性区，后者倾斜地相对于该轴的转动轴线形成一定角 度。一个检测线圈安放在检测用磁各向异性区的外 围。当检测线圈的检测电压由于温度变化及跟时间 有关的变化而发生改变时，将发生检测灵敏度和零点 的改变，导致扭矩测量的误差。增添一个对灵敏度和 零点的改变进行校正的装置就可以得到正确的测量 值。

Description

本发明涉及到一种扭矩测量装置、特别是一种能够对发动机、电动机、工业机械等的枢轴中的扭矩进行非接触测量的扭矩测量装置。

在日本专利NO、169326中公开了这种扭矩测量装置。在这种装置中，在一个具有软磁性和磁致伸缩特性的枢轴的外表面形成一对刻痕区，这对刻痕区的倾斜方向相反，並且跟枢轴的转动轴线成45°角，在每个刻痕区外面各绕有一个激励线圈和一个检测线圈。

按照这种结构，刻痕区呈磁各向异性，每个刻痕区的导磁率随传递的扭矩而改变，这种改变被检测线圈检测出来。由于两个刻痕区倾斜方向相反，此时，如果有一个压力沿刻痕方向作用在一个刻痕区，则将有一个张力作用在另一个刻痕区。结果在一个检测线圈中的检测电压随扭矩的增大而增大，而在另一个检测线圈中的检测电压则减小。对这些检测线圈中的检测电压求差分就可以得到一个指示扭矩变化的扭矩检测电压。

在日本专利申请公开公报59-166827号中公开了另一种常规的扭矩检测装置。在这种装置中，不是如前述日本专利169326号中所述的那样形成一些刻痕区，而是用粘合，镀敷或其他方法在一个转轴的表面上形成倾斜方向相反的非晶形软磁层。按照这种结构，也可以对没有磁致伸缩特性的枢轴测量扭矩。

然而，若用这些常规结构进行测量，在没有施加扭矩时从两个检测线圈输出的检测电压之间的平衡将随温度的变化和其他跟时间有关的变化而发生改变。这是由于扭轴材料的磁特性（导磁率和磁致伸缩因素）的变化和由穿过枢轴表面的磁力线引起的铁损的变化以及由于材料和制造上的原因引起的激励线圈、检测线圈和枢轴上磁层等质量的改变而造成的。结果灵敏度、零点（当扭矩为零时的输出值）及其它量将发生变化，造成测得的扭矩值的误差。

根据上述情况，本发明的目的是防止由于平衡、零点和灵敏度的变化而造成的扭矩测量值的误差。

为达到这个目的，本发明的第一方面在于给出一种结构，它包括：

具有第一和第二扭矩检测用磁各向异性区和能够检测在各扭矩检测用磁各向异性区中导磁率的变化的第一和第二检测线圈的扭矩检测装置，其中各扭矩检测区是在一个传递扭矩的枢轴的外表面上形成的，它们以相反的方向倾斜，相对于所述枢轴的转动轴线形成一定角度，因而有相应的磁各向异性;以及

具有第一和第二校正用磁各向异性区和能够检测在各校正用磁各向异性区中导磁率的变化的第一和第二校正线圈的校正装置，其中各校正用磁各异性区是在所述枢轴的所述第一和第二扭矩检测用磁各向异性区附近的外表面形成的，它们的磁各向异性平行于所述枢轴的转动轴线。

按照这种结构，校正用磁各向异性区具有平行于枢轴的转动轴线的磁各向异性，校正线圈的输出几乎不受枢轴中的扭矩的影响;因此，只给出跟导磁率和磁致伸缩因子有关的输出。因为各校正用磁各向异性区和校正线圈分别位于各扭矩检测用磁各向异性区和检测线圈附近，所以可以从扭矩检测数据中分离出不同的误差並校正之。

本发明的第二个方面在于给出一种结构，它包括：

具有第一和第二扭矩检测用磁各向异性区和能够检测在各扭矩检测用磁各向异性区中导磁率的变化的第一和第二检测线圈的扭矩检测装置，其中各扭矩检测用磁各向异性区是在一个传送扭矩的枢轴的外表面上形成的，它们以相反的方向倾斜，相对于所述枢轴的转动轴线形成一定的角度，因而有相应的磁各向异性;以及

具有一个跟传递扭矩的枢轴分开並且设有负荷的校正轴以及围绕校正轴安装的第一和第二校正线圈的校正装置。

其中所述校正装置具有跟所述扭矩检测装置基本相同的磁特性並且安装在所述扭矩检测装置的附近。

按照这样的结构，因为校正轴跟传递扭矩的枢轴分开，它设有负荷。因此，检测两个校正线圈的输出並且控制一个交流激励信号源使校正线圈的检测电压保持恒定，就可以校正在扭矩检测时由于温度变化和跟时间有关的各种变化造成的种种误差而不受扭矩信号的影响。

本发明的第三个方面在于给出一种结构，它包括：

在传递扭矩的枢轴的外表面形成的第一和第二磁各向异性区，它们以相反的方向倾斜，跟所述枢轴的转动轴线形成一定的角度，因而有相应的磁各向异性;

能够检测在所述磁各向异性区中导磁率的变化的第一和第二检测线圈;以及

保证当没有扭矩加于所述枢轴上时从两个检测线圈输出的检测信号值彼此相等的控制装置。

按照这种结构，能够用控制装置来消除由于温度的变化和跟时间有关的变化引起的两个检测部分之间平衡的偏移而不受加在枢轴上的扭矩的影响，因而也防止了由于所述偏移而产生的误差。

本发明的第四个方面在于给出一种结构，它包括：

一个扭矩检测用磁各向异性区，它倾斜地跟一个传递扭矩的枢轴的转动轴线形成一定角度，因而有相应的磁各向异性;

一个在扭矩检测用磁各向异性区附近枢轴的外表面形成的校正用磁各向异性区，它平行于枢轴的转动轴线呈磁各向异性;

分别对应于所述扭矩检测用磁各向异性区和所述校正用磁各向异性区而安装的一个检测线圈和一个校正线圈;以及

对校正线圈的激励电压进行校正以保证所述校正线圈给出的测得数据等于某一参考值並且相应地对所述检测线圈的激励电压进行控制的装置。

按照这种结构，因为校正线圈的激励电压被控制使得测得数据等于某一参考值，並且与之相应地控制检测线圈的激励电压，使得检测灵敏度保持恒定。于是在恒定扭矩下检测电压的梯度和输出电平保持恒定;並且防止扭矩检测灵敏度发生改变。在这种情况下，因为校正用磁各向异性区跟枢轴的轴线相平行，校正线圈的输出不受作用在枢轴上的扭矩的影响。所以，由校正线圈给出的测得数据被控制得为一常数，跟枢轴上是否加有扭矩以及扭矩的大小无关，也跟枢轴的磁特性随时间和温度而发生的变化无关;于是，检测线圈的灵敏度保持恒定。

图1是根据本发明的第一个实施例制作的扭矩测量装置的原理图;

图2为方框图，说明图1中的扭矩测量装置以及用于测量扭矩的电子线路;

图3表示当没有误差时各检测线圈输出的检测电压;

图4表示根据图3得到的一个扭矩信号;

图5表示各扭矩检测区之间失去平衡时的各检测电压;

图6表示根据图5得到的一个扭矩信号;

图7表示以预定的灵敏度得到的各检测电压;

图8表示当灵敏度改变时的各检测电压;

图9是图2所示的电路的操作时序图;

图10是根据本发明的第二个实施例制作的扭矩测量装置的结构：

图11表示图10所示的枢轴的主要部分以及其周围;

图12表示根据本发明的第二个实施例的修改方案制作的扭矩测量装置的结构;

图13本示根据本发明的第三个实施例制作的扭矩测量装置的结构;

图14表示图13所示的枢轴的主要部分及其周围;

图15表示根据本发明的第四个实施例制作的扭矩测量装置;

图16表示图15所示的枢轴的主要部分及其周围;

图17用举例方式表示图15所示的装置给出的各核测电压;

图18是图15所示装置的操作时序图。

第一实施例

在图1中，数字11代表一个把发动机的输出功率传递到一个工作机的枢轴。在该枢轴11的外表面上形成扭矩检测用磁各向异性区12和13，它们以相反的方向倾斜，相对于枢轴11的转动轴线形成20°-60°的角度，最好是45°角，因而有相应的磁各向异性，並且它们沿轴向离开一预定的距离。如前面所述，这些检测用磁各向异性区12和13可以用在枢轴11的外表面刻痕或用粘结、镀敷或其他方法在枢轴11的外表面上形成非晶形铁磁层而得到。

在沿轴向彼此分开并位于所述扭矩检测用磁各向异性区12和13的两侧处有校正用磁各向异性区14和15，它们是在所述扭矩检测用磁各向异性区12和13附近枢轴11的外表面上形成的。这些校正用磁各向异性区14和15具有跟枢轴11的转动轴线相平行的磁各向异性，它们采用跟扭矩检测用磁各向异性区12和13同样的工艺，例如刻痕或非晶形层法，使其轴向地呈磁各向异性。

激励线圈16、17、18和19分别置于磁各向异性区12、13、14和15的外围。跟扭矩检测用磁各向异性区12和13相关的检测线圈20和21以及跟正用磁各向异性区14和15相关的校正用线圈22和23分别安装在激励线圈16、17、18和19的外面。数字24代表一个由铁磁性材料例如硅铁片或铁氧体做成的磁芯，它规定了磁力线的通路，同时也用作为安装各线圈16到23的外壳。

图2表示一个扭矩测量电路。在该图中，数字25代表一个振荡器，它连到一个功率放大器形式的第一交流功率源26。跟第一功率源26並行地连到振荡器25的输出端的还有也是功率放大器形式的第二功率源27的输入端。激励线圈16和18互相串联且连到第二功率源27，而激励线圈17和19也互相串联且连到第一功率源26。检测线圈20和21以及校正线圈22和23分别通过整流器28、29、30和31，滤波器32、33、34和35（它们各由一个电阻和一个电容组成）以及模数转换器36、37、38和39连到CPU40。

一个用来关断两个功率源26和27的输出的功率源关断信号线41经过一个数模转换器42连到CPU40。连到CPU40的还有两个功率源控制信号线43和44，它们用来调节构成两个功率源26和27的功率放大器的放大倍数以控制功率源的输出。数字45和46代表在信号线43和44处的数模转换器。数字47代表一个参考值设定装置，它适于把一个数字式设置或软件设置的参考值ES传输给CPU40。此外，还有一个时序电路48连到CPU40以规定本电路的操作时序。数字49代表一个扭矩信号的输出端。数字50、51和52代表一些手动开关，它们用于校正下面将讲到的各种误差。这些校正是同本电路的操作时序无关的。

现在说明基于上述装置进行的操作。当功率源26和27接通时，在检测线圈20和21以及校正线圈22和23中出现输出电压，上述各电压在相应各模数变换器37、38、36和39的输出端即CPU40的输入端取值V₁、V₂、S₁和S₂。这些值在CPU40中作进一步的算术处理，变换成V₁′、V₂′、S₁′和S₂′。

当一扭矩作用于枢轴11上时，从检测线圈20和21输出的电压通过各模数变换器后取值V₁和V₂（如图3所示）。如下面所述，这些值V₁和V₂在CPU40中进行处理，变换成值V₁′和V₂′。差（V₁′-V₂′）乘上一个适当的值K，其乘积K（V₁′-V₂′）就作为扭矩信号从输出端49输出。图4表示根据图3中的输出V₁和V₂得出扭矩信号T的一个例子。

由于温度变化和跟时间有关的变化造成的误差将按下面的方法校正。

首先，进行零点调整。为此，以预定的时序。例如每分钟一次，通过功率源关断信号线41关断两个功率源26和27的输出。于是，因为激励线圈16、17、18和19的激励电压为零，从检测线圈20和21以及校正线圈22和23输出的电压也为零。所以，如果各模数变换器36、37、38和39的输出值不为零，例如V₁＝ε₁，V₂＝ε₂，S₁＝σ₁，S₂＝σ₂，那么这些误差是由于某些原因，例如电子学线路中的温度漂移造成的。于是由CPU40通过算术运算进行校准，使V₁′＝V₁-ε₁、V₂′＝V₂-ε₂、S₁′＝S₁-σ₁以及S₂′＝S₂-σ₂。在进行零点校正的算术运算完成后，V₁′＝V₂′＝S₁′＝S₂′＝0。在完成零点调整后的时序中，得到经过电路误差ε₁、ε₂、σ₁和σ₂校正的新数据V₁′、V₂′、S₁′和S₂′。

下一步，进行两个检测部分和两个校正部分的平衡校正。由于枢轴的磁特性受温度变化或长期交变的扭矩的影响或者由于扭矩测量装置内的温度变化，检测线圈20和21之间会失去平衡。当检测线圈20和21之间失去平衡时，检测电压V₁和V₂如图5所示，而与其相应的扭矩信号T也变得跟正常状态不同，如图6所示;所以，要进行校正。

CPU40算出校正电压S₁和S₂经过校准后的数据S₁′和S₂′以及它们的差S₁′-S₂′。一个控制信号通过功率源控制信号线43反馈到第二功率源27来控制功率源27使得S₁′-S₂′＝0。这样，同时地调节了串联的激励线圈16和18的激励电压，校正了输出S₁和V₁，同时也就校正了S₁和S₂之间的平衡，即V₁和V₂之间的平衡。结果，如图5和图6所示的曲线得到校正，达到一个接近于V₁＝V₂的状态。

再其次，进行灵敏度校正。在上述步骤中进行了所述的平衡校正，两个信号V₁′和V₂′的输出线的交点A位于零扭矩线上，如图7所示。然而，如果枢轴的磁特性由于温度的变化而改变，则两个信号V₁′和V₂′的输出线的斜率（亦即灵敏度）也改变，平均电平也从图7中所示的Em改变到图8所示的Em′。结果，由K（V₁′-V₂′）所表示的扭矩信号线的斜率（见图4）以及测量灵敏度都发生了变化。

所以，要进行校正，使Em′回到预定值Em並且恢复预定的斜率以保证灵敏度保持不变。

两个信号之和V₁′+V₂′（它等于平均值的两倍）被用来作为表征平均值的检测值。要进行控制以保证这个量等于由参考值设定装置47输入到CPU40的设定值Es，即（V₁′+V₂′）-Es＝0。具体地说，通过功率源控制信号线44调节第一和第二功率源26和27，使它们的输出电平同时地增大或减小，于是实现了使V₁′+V₂′等于Es的控制而不会破坏两个检测部分之间的平衡。当这两个信号的输出电平V₁′和V₂′用这种方法恢复到预定值时，它们的倾斜角也同时恢复到预定的值。如图8中的虚线所示，这样，就完成了灵敏度的校正。

前述零点校正，平衡校正和灵敏度校正就是按由时序电路48给出这种预定的次序进行的。例如，假定一个循环为1分钟，则零点校正在第一个50毫秒内进行，然后在下一个50毫秒内作平衡校正，而灵敏度校正在整个时期内一直进行，也就是说，在余下的时间内进行许多次。在零点校正和平衡校正期间，输出端49给出的是上一循环结束时的扭矩信号。

除这种自动循环操作外，还可以根据要求作手动校正。

例如，如果按下零点校正的手动开关50，由其给出的信号被取入CPU40，在这个开关按下的期间，重复地进行前述零点校正操作。这时，可以用适当方法通知操作员零点校正在继续进行。当不再按开关时，就输出根据校正后的数据测得的扭矩值K（V₁′-V₂′）。

如果按下平衡校正的手动开关51，就进行前述的平衡校正操作。即使枢轴上没有加扭矩，但两边的检测部分之间失去了平衡，使得扭矩指示不为零（如图6所示），在这种情况下就要手动平衡校正。

当用灵敏度校正的手动开关来进行手动校正，例如当本装置制作完毕时，用一个杠杆和一个重物把一个额定的基准扭矩加到枢轴11上，並调节参考值设定装置47使所指示的值跟额定值相符。

如上所示，按照本装置，所有温度变化，跟时间有关的变化和扭矩输出信号的零点的变化都能够自动地校正。特别是在扭矩加载期间由于温度变化而造成的灵敏度的变化和零点的变化可以自动地得到校正。此外，电子处理电路也很简单，除了模数变换器36、37、38和39以及数模转换器42、45和46外只有CPU40。这是因为各种误差自动校正都由软件来完成。

虽然为了简单起见在前面没有说明，除了进行跟温度变化及和时间有关的变化相关的零点校正外，还有制成装置后进行的零点校正。校正时枢轴11上未加扭矩且操作零点校正手动开关50，就是说，对本装置制成后进行第一次调整时是没有力矩的。同时，把由于两个检测部分之间不平衡而在扭矩输出端49输出的扭矩指示值B₀储存在CPU40中的一个非易失性存储器中。在此后输出端49输出的扭矩指示值实际上是

K＝（V₁′-V₂′）-B₀

第二个实施例

跟第一个实施例不同，在图11中，传递扭矩的枢轴11的外表面只有一对倾斜的扭矩检测用磁各向异性区12和13。

在枢轴11附近，有一个不受扭矩作用的校正轴55，它处在跟枢轴基本上相同的环境条件中，包括温度，在此校正轴55上有校正用磁各向异性区56和57，跟枢轴11上的扭矩检测用磁各向导性区12和13一样它们也以相反的方向相对于轴55的轴线倾斜20-60度，最好是45度。

围绕各磁各向异性区12、13、56和57的外表面分别放有激励线圈16、17、18和19。此外，围绕各激励线圈16、17、18和19外表面分别放有跟扭矩检测用磁各向异性区12和13相关的检测线圈20和21以及跟校正用磁各向异性区56和57相关的校正线圈22和23。数字24和54代表由软磁材料做成的磁芯，它们提供了磁力线的通路並且用作为安置各线圈的外壳。在制造时要使得围绕枢轴11的扭矩检测部分和围绕轴55的校正部分有基本上的相同的磁特性，如使各磁各向异性区有相同的性能。

图10表示本装置包括一个电子线路的完整的结构。在该图中，凡在图2中也出现的部件仍用相同的数字表示。但是在这里，激励线圈16和18串联在一起並连到第一功率源26，而激励线圈19和17串联在一起並连到第二功率源27。

按照这种结构，跟在第一种实施例的情况一样，以图9所示的时序进行零点校正，平衡校正和灵敏度校正。这些校正的详细情况跟第一种实施例一样，在此略去。在此装置中同样也有手动开关50、51和52，可以根据要求进行所述各种校正。在本实施例中，出现在扭矩输出端49处的扭矩指示值也以简化的方式示于图10中。

图12表示一种具有变型的轴55的装置。在这个变型例子中，轴55上设有形成磁各向异性区。只要围绕枢轴11的扭矩检测部分和围绕轴55的校正部分的磁特性的一致性没有变坏，即使省去磁各向异性区，在实际上也不会有问题。也就是说，如果轴11和55的磁特性随温度的改变基本上相同，则在轴55上不形成磁各向异性区是允许的。

还可以跟在图1中所示的校正用磁各向异性区14和15一样，在轴55上形成一个跟轴55的轴线相平行的磁各向异性区，这里没有画出来。

第三个实施例

在图14中，跟第二个实施例一样，传递扭矩的枢轴11的外表面只形成一对扭矩检测用磁各向异性区12和13。围绕各磁各向异性区12和13分别放有激励线圈16和17。同样，围绕这些激励线圈16和17的外面分别放有检测线圈20和21。

图13表示整个装置包括一个电子线路的详细情况。在该图中，跟第一和第二实施例一样，数字25代表一个振荡器，26和27代表第一和第二功率源。激励线圈16连到第二功率源27，而激励线圈17连到第一功率源26。检测线圈20和21分别通过整流器29和30、滤波器33和34以及模数转换器37和38连到CPU40。

一个用于关断两个功率源26和27的输出的功率源关断信号线40跟一个数模转换器42一起连到CPU40。

连到CPU40的还有功率源控制信号线43和44，它们调节构成所述两个功率源26和27的功率放大器的放大倍数以调节功率源的输出。数字45和46代表在信号线43和44上的数模转换器，数字47表示一个参考值设定装置，它用存储器把数字式设置或软件设置的参考值Es输入到CPU40。一个时序电路48也连到CPU40，它为本电路产生运行的时序。数字49代表扭矩信号的输出端。数字50、51、和52代表各手动开关。

现在说明根据上述结构进行的操作。跟上述第一和第二实施例中的操作一样，当一扭矩作用在枢轴11上时，在扭矩输出端49处显示一扭矩指示值K（V₁′-V₂′）。为了简明起见，在这里也略去在制造本装置时根据两个检测部分的平衡调节进行零点校正的说明。

在对由于温度变化或随时间的变化造成的各种误差所作的校正中，零点校正和灵敏度校正跟第一和第二实施例相同，所以不再叙述。

因此将详细地说明两个检测部分的平衡校正。

这时，先要在CPU40中判断扭矩负载是否为零或接近于零。这一点由CPU40将扭矩信号K（V₁′-V₂′）和参考值相比较而做到。例如，把扭矩信号K（V₁′-V₂′）的额定值的1%，设置为参考值ED，当扭矩信号K（V₁′-V₂′）的值小于此参考值时就可以进行平衡校正。一个控制信号通过一功率源控制信号线43送到第二功率源27来调节它的输出使得V₁′-V₂′＝0;这样，V₁′和V₂′之间的平衡就得到校正。结果，跟第一实施例那样，图5和图6所示的失去平街的情况被校正为图3和4所示的情况。

为什么只有在扭矩信号值K（V₁′-V₂′）为零或小于额定扭矩的1%时才进行平衡校正。其原因在于当有扭矩作用于枢轴11上时，在信号V₁′和V₂′中还有扭矩引起的分置（见图3-6），不能进行平衡校正。而取小于额定扭矩的1%的理由在于，通常当任何扭矩加到枢轴11上时，考虑到机械效率，自然应该输出至少高于某一值的扭矩信号，可以有把握地说，在额定值的1%范围内实质上没有扭矩。当扭矩信号值K（V₁′-V₂′）超过额定扭矩的1%时，不能进行平衡校正。

前述零点校正，灵敏度校正和平衡校正都是跟第一和第二实施例一样按照图9所示的时序进行。同样也有手动开关50、51和52以根据需要进行所述各种纠正。

第四实施例

在图16中，一个枢轴11的外表面有一扭矩检测用磁各向异性区12，它相对于枢轴11的轴线形成一个角度，还有一个校正用磁各向异性区14，它位于所述检测用磁各向异性区12的附近並且跟轴线平行地伸展。激励线圈16和17围绕各向异性区12和14安放。此外，围绕激励线圈16和17的外面放有一个跟扭矩检测用磁各向异性区12相应的检测线圈20和一个跟校正用磁各向异性区14相应的校正线圈22。数字24代表一个磁芯。

图15表示本装置包括一个电子线路的完整的结构。在该图中，数字25代表一个振荡器，26代表一个交流功率源。激励线圈16和17互相串联且连到功率源26，检测线圈20和校正线圈22分别通过整流器29和28、滤波器33和32以及模数转换器37和36连到CPU40。一个用于关断功率源26的功率源关断信号线41跟一个数模转换器42一起连到CPU40。此外，一个用于控制功率源26输出的功率源控制信号线44通过一个数模转换器46连到CPU40。数字47代表一个时序电路;49代表扭矩信号的输出端;50和52代表各手动开关。

现在说明根据上述结构进行的操作。当加上功率源时、检测线路圈20和校正线圈22各输出一定电压，所述各电压在相应模数转换器36和37的输出端，即CPU40的输入端分别有值V和S。

跟第一到第三实施例一样，根据关断功率源26的输出时的V和S的值作零点校正，以后对V和S值进行算术处理以得到值V′和S′。

但是，在这种条件下，即使没有扭矩，在功率源26重新接通后得到的指示值K（V′-S′）也不一定为零。这是因为检测部分和校正部分在磁性方面不一定平衡。因此，如果已知没有扭矩（例如当本装置首蔚髡被虻笔嘀?1没有被驱动时），可以按下手动开关50以进行手动的零点调整。于是从开关50给出的一个信号被输入CPU40，CPU40从所述指示值K（V′-S′）中减去在输出端49处的扭矩指示值B使得输出端49的输出值为零。值B被储存在CPU40中，直到下一次手动校正。此后，值K（V′-S′）-B被用作为指示值。这一过程相应于第一到第三实施例中的手动“平衡校正”。

下一步作灵敏度校正。若本装置特性由于温度变化等原因而改变了，则信号V′和S′就如图17中的双点划线所表示的那样垂直偏移（不计零点校正值B），根据从检测线圈20来的信号得到的校准值V′的倾斜率也发生改变。结果，由K（V′-S′）表示的扭矩信号T的倾斜角也发生改变。

于是，通过功率源控制信号线44增大或减小功率源26的输出电平可以使激励线圈16和17的激励电压同时地增大或减小，直到根据从校正线圈22来的信号得到的校准值S′等于由参考值设定装置47输入到CPU40中的设定值Es，即S′-Es＝0。这样在图17中用双点划线表示的值V′和S′被校正到实线所示的值，标准值V′的斜率恢复到预定的状态;从而校正了扭矩测量的灵敏度。

因为校正用磁各向异性区14跟枢轴11的轴线平行地伸展，如图17所示，根据校正线圈22输出信号得到的校准值S′为一常数，跟扭矩的大小无关。所以，无论扭矩是否存在及其大小，都可以对测量的灵敏度进行校正。

图18表示图15的电路的动作时序，所述时序跟图9所示时序相似。然而如上所述，CPU40只自动地进行零点校正和灵敏度校正。

在要用手动开关52进行灵敏度手动校正时，可以用一个杠杆和一个重物把额定的扭矩加到枢轴11上並调节参考值设定装置47使得现行的指示值等于额定值。

在前面各实施例中所说明的电子线路都可以利用，並可略去所述电路的一些功能。例如，可以只利用控制零点的电路、控制灵敏度的电路或控制平衡的电路。当只要求以高的准确度控制零点的变化，或者只要求以高的准确度控制灵敏度而对零点的控制可以较粗或其他情况下，这些电路是适用的。这种结构的优点是能够简化控制电路和控制过程。而且可以用没有CPU的模似电子线路。

Claims (31)

1、一种测量作用在枢轴上的扭矩的装置，它包括：

具有第一和第二扭矩检测用磁各向异性区和能够检测在各扭矩检测用磁各向异性区中导磁率变化的第一和第二检测线圈的扭矩检测装置，其中各扭矩检测用磁各向异性区是在一个传递扭矩的枢轴的外表面上形成的，它们以相反的方向倾斜，相对于所述枢轴的转动轴线形成一定角度，因而有相应的磁各向异性；以及

具有第一和第二个校正用磁各向异性区和能够检测在各校正用磁各异性区中导磁变化的第一和第二校正线圈的校正装置，其中各校正用磁各向异性区是在所述枢轴的第一和第二扭矩检测用磁各向异性区附近的外表面上形成的，它们的磁各向异性平行于所述枢轴的转动轴线。

2、一种如权利要求1所述的装置，它还包括：

分别作为检测线圈和校正线圈用的各激励线圈，

其中作为第一检测线圈用的激励线圈跟作为第一校正线圈用的激励线圈相串联且连到一个第一交流功率源，而

其中作为第二检测线圈用的激励线圈跟作为第二个校正线圈用的激励线圈相串联且连到一个第二交流功率源。

3、一种如权利要求2所述的装置，它还包括：

在扭矩测量期间以适当的时序关断第一和第二功率源的输出的装置，

用来得到当所述各功率源关断时由第一和第二检测线圈以及第一和第二校正线圈给出的测量值的装置，以及

把当所述各功率源关断时两个检测线圈和两个校正线圈中的读数从当所述各交流功率源不再关断时所述各线圈所给出的测量值中减去从而对测量值进行校准的装置。

4、一种如权利要求3所述的装置，它还包括用来控制交流功率源之一使得由两个校正线圈给出的测量数据的校准值相等的装置。

5、一种如权利要求3中所述的装置，它还包括用来控制两个交流功率源使得由两个检测线圈给出的测量数据的校准值之和为一恒定参考值的装置。

6、一种如权利要求5所述的装置，它还包括以固定的时序执行下述各过程之一，或依次执行其中之两个或两个以上的过程的装置：

校准由两个检测线圈和两个校正线圈给出的测量数据：

控制两个功率源之一使得由两个校正线圈给出的测量数据的校准值相等;以及

控制至少一个功率源使得由两个检测线圈给出的测量数据的校准值之和为一恒定参考值。

7、一种如权利要求6所述的装置，它还包括可以跟固定时序无关地在任何时刻手动地执行上述三个过程中至少一个过程的装置。

8、一种测量作用在一个枢轴上的扭矩的装置，它包括：

具有第一和第二扭矩检测用磁各向异性区以及能够检测在各扭矩检测用磁各向异性区中导磁率的变化的第一和第二检测线圈的扭矩检测装置，其中各扭矩检测用磁各向异性区是在一个传递扭矩的枢轴的外表面上形成的，它们以相反的方向倾斜，相对于所述枢轴的转动轴线形成一定角度，因而有相应的磁各向异性;以及

具有一个跟所述传递扭矩的枢轴分开並且设有负荷的校正轴以及围绕该校正轴安放的第一和第二校正线圈的校正装置。

其中所述校正装置具有跟所述扭矩检测装置基本相同的磁特性並且安装在所述扭矩检测装置附近。

9、一种如权利要求8所述的装置，其中：

在校正轴的外表面上有第一和第二磁各向异性区，它们以相反的方向倾斜，相对于所述校正轴的轴线形成一定角度，以及

在第一和第二磁各向异性区的周围装有第一和第二校正线圈。

10、一种如权利要求8所述的装置，其中校正装置安装在其温度和其他环境条件跟扭矩检测部分基本相同的地方。

11、一种如权利要求8所述的装置，它还包括：

分别作为各检测线圈和校正线圈用的各激励线圈，

其中第一检测线圈用的激励线圈跟第一校正线圈用的激励线圈相串联並接到第一交流功率源，以及

其中第二检测线圈用的激励线圈跟第二校正线圈用的激励线圈相串联並接到第二交流功率源。

12、一种如权利要求11所述的装置，它还包括：

在扭矩测量期间以适当的时序关断第一和第二功率源的输出的装置：

用来得到当所述各功率源关断时由第一和第二检测线圈以及第一和第二校正线圈给出的测量值的装置;以及

把当所述各功率源关断时两个检测线圈和二个校正线圈中的读数从当所述各交流功率源不再关断时所述各线圈所给出的测量值中减去从而对测量数据进行校准的装置。

13、一种如权利要求12所述的装置，它还包括用来控制交流功率源之一使得由两个校正线圈给出的测量数据的校准值相等。

14、一种如权利要求12所述的装置，它还包括用来控制两个交流功率源使由两个检测线圈给出的测量数据的校准值之和为一恒定参考值的装置。

15、一种如权利要求14所述的装置，它还包括以固定的时序执行下述各过程之一，或依次执行其中之两个或两个以上过程的装置。

校准由两个检测线圈给出的测量数据：

控制功率源之一使得由两个校正线圈给出的测量数据的校准值相等;以及

控制两个功率源使由两个检测线圈给出的测量数据之和等于一个恒定参考值。

16、一种如权利要求15所述的装置，它还包括可以跟固定时序无关地在任何时刻手动地执行上述三个过程中至少一个过程的装置。

17、一种测量作用在一个枢轴上的扭矩的装置，包括：

在一个传递扭矩的枢轴的外表面上形成的第一和第二磁各向异性区，它们以相反的方向倾斜，相对于所述枢轴的轴线形成一它角度，因而有相应的磁各向异性：

能够检测在所述各磁向异性区中导磁率的变化的第一和第二检测线圈：以及

保证当没有扭矩作用于所述枢轴时从两个检测线圈输出的检测信号值彼此相等的控制装置。

18、一种如权利要求17所述的装置，它还包括：

跟第一和第二检测线圈相应的第一和第二激励线圈，

其中所述第一和第二激励线圈分别连到第一和第二交流功率源。

19、一种如权利要求18所述的装置，其中控制装置能够控制功率源之一使由两个检测线圈给出的检测信号值相等。

20、一种如权利要求18所述的装置，它还包括：

在扭矩测量期间以适当的时序关断第一和第二功率源的输出的装置：

用来得到当所述各功率源关断时由第一和第二检测线圈给出的测量值的装置;以及

把关断所述各功率源时对两个检测线圈中的读数从所述各功率源不再关断时由两个检测线圈给出的测量值中减去从而对测量值进行进行校准的装置。

21、一种如权利要求20所述的装置，其中控制装置能够进行控制使由两个检测线圈给出的测量数据的校准值相等。

22、一种如权利要求21所述的装置，它还包括用来控制两个功率源的装置，使得无论是否有扭矩作用于该枢轴上，由两个检测线圈给出的测量数据的校准值之和等于一恒定参考值。

23、一种如权利要求22所述的装置，它还包括以固定的时序执行下述各过程之一，或依次执行其中之两个或两个以上的过程的装置：

校准由两个检测线圈给出的测量数据：

控制功率源之一使得当没有扭矩作用在枢轴上时由两个检测线圈给出的测量数据的校准值相等;以及

控制两个功率源使无论是否有扭矩作用于该枢轴上，由两个检测线圈给出的测量数据的校准值之和为一恒定参考值。

24、一种如权利要求23所述的装置，它还包括可以跟固定时序无关地在任何时刻手动地执行上述三个过程中至少一个过程的装置。

25、一种如权利要求17所述的装置，其中控制装置能够进行控制以保证当判断输出扭矩值为零或接近于零和判断实质上没有扭矩作用时，由两个检测线圈给出的检测信号值相等。

26、一种测量作用在一个扭矩上的扭矩的装置，它包括：

一个在传递扭矩的枢轴的外表面上形成的扭矩检测用磁各向异性区，该磁各向异性区相对于所述传递扭矩的枢轴的转动轴线倾斜而形成一定角度，並具有相应的磁各向异性;

一个在扭矩检测用磁各向异性区附近枢轴的外表面形成的校正用磁各向异性区，它具有方向跟枢轴的转动轴线相平行磁各向异性;

分别安装在所述扭矩检测用磁各向异性区和所述校正用磁各向异性区外围的一个检测线圈和一个校正线圈;以及

对加到所述校正线圈上的激励电压进行校正以保证所述校正线圈给出的测量数据等于一恒定参考值並且跟对所述加到校正线圈上的激励电压的控制相应地对加到所述检测线圈上的激励电压进行控制的装置。

27、一种如权利要求26所述的装置，它还包括一个跟检测线圈相关的检测用的激励线圈和一个跟校正线圈相关的校正用激励线圈，所述检测用激励线圈和校正用激励线圈串联在一起並且连到一个功率源。

28、一种如权利要求27所述的装置，它还包括：

在扭矩测量期间以适当的时序关断功率源的输出的装置;

用来得到当所述功率源关断时由检测线圈和校正线圈给出的测量数据的装置;以及

把当所述功率源关断时由检测线圈和校正线圈给出的测量数据从当所述功率源不再关断时由检测线圈和校正线圈给出的测量数据中减去从而对数据进行校准的装置。

29、一种如权利要求28所述的装置，其中控制装置能够进行控制，使得由校正线圈给出的测量数据的校准值等于参考值。

30、一种如权利要求29所述的装置，它还包括以固定的时序执行下述过程的装置：对由检测线圈和校正线圈给出的测量数据进行校准的过程以及控制功率源使由校正线圈给出的测量数据的校准值等于参考值的过程。

31、一种如权利要求30所述的装置，它还包括可以跟固定时序无关地在任何时刻手动地执行上述两个过程之一的装置。

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