新型高精度扭矩传感器问世，助力工业自动化升级 基于光纤技术的新型传感器，适用于航空航天等高精度领域。
一、技术原理与创新点
1. 光纤传感核心机制
光栅应变检测：
采用光纤布拉格光栅（FBG）或长周期光栅（LPG），通过扭矩引起的微应变改变光栅周期，导致特定波长反射光偏移（灵敏度可达±1pm/με）。
示例：日本横河电机的FBG传感器可实现0.05%FS的线性误差。
相位调制技术：
基于干涉仪原理（如Michelson干涉仪），检测光相位变化，分辨率达纳米级（如德国HBM的FOS系列）。2. 抗干扰设计突破
全光纤无源结构：
无电子元件，天然免疫电磁干扰（EMI），适用于800V高压电驱系统或强辐射环境（核电站机器人）。温度自补偿：
双光栅差分设计（一个测扭矩，一个测温度），自动消除温漂影响（如北京航空航天大学专利方案）。3. 动态性能优化
高频响应能力：
光纤信号传输延迟极低（光速级），支持≥10kHz采样率，满足电机高速控制需求（如比亚迪仰望U8的轮边电机）。微型化封装：
直径可缩小至3mm（如加拿大Luna Innovations的ODiSI系列），直接嵌入传动轴内部。
二、对比传统技术的优势
指标 光纤扭矩传感器 传统应变片传感器 精度 ＜0.1% FS 0.5%~1% FS 抗EMI能力 完全免疫 需复杂屏蔽设计 温度稳定性 ±0.01%FS/°C ±0.1%FS/°C 寿命 ＞1亿次循环 约1000万次循环 安装复杂度 需光纤熔接 粘贴应变片便捷
三、典型应用场景
新能源汽车电驱系统
痛点解决：800V高压平台下，传统传感器易受逆变器高频噪声影响，而光纤传感器可稳定工作（如华为DriveONE已测试验证）。
案例：特斯拉Cybertruck线控转向系统采用光纤扭矩传感，实现0.1°方向盘角度闭环控制。
航空航天高可靠场景
飞机引擎监测：空客A350XWB的 Trent XWB发动机主轴扭矩监测，耐受1500°C高温（通过蓝宝石光纤延伸头）。
精密工业机器人
协作机器人关节：德国KUKA的iiWA机械臂，光纤扭矩传感器实现0.01Nm分辨率，确保人机交互安全。
四、技术挑战与应对
成本问题：
单传感器价格可达传统方案5~10倍（约2000~5000美元），但通过硅光子集成技术（如Intel的硅光芯片工艺）可大幅降低成本。安装维护复杂度：
需专业光纤熔接设备，但预制连接器化设计（如美国Moog的即插即用方案）正简化部署流程。
五、未来发展方向
多参数融合：
集成温度、振动、转速传感于单根光纤（如法国iXblue的FOTONIC平台）。智能边缘处理：
光纤传感器直接输出数字信号，结合AI芯片实时诊断（如西门子与康宁合作项目）。量子传感升级：
基于量子点光纤的扭矩传感器，理论精度可达0.001%（英国伯明翰大学实验阶段）。
总结
新型光纤扭矩传感器以物理极限级精度和极端环境适应性，正在重塑高精度扭矩测量领域。尽管成本与部署门槛仍需突破，但其在新能源、航空航天等高端场景的不可替代性，将推动技术快速迭代与规模化应用。