在大型机械传动系统中,扭矩是各类机械传动轴的基本载荷形式之一,是反映生产设备系统性能典型的机械量之一,也是旋转机械动力的输出的重要指标之一。通过对扭矩测量与分析,是保证生产设备以及辅助系统安全正常运行、提高系统效率的一种重要手段。利用扭矩测量系统采集实验数据,经过分析和处理,即可获得传动系统的工作状况,减少事故的发生使生产正常进行。因此,扭矩测量一直是国内外学者致力研究的热点之一。论文首先针对目前国内外对强冲击、高温、腐蚀、强振动等极端恶劣环境下机械传动系统的扭矩测量仍无有效检测方法的现状,在国家自然科学基金资助项目(项目编号:50975300)“基于球对称的交流电磁感应环型阵列器原理研究”和重庆市科委自然科学基金计划资助项目(项目编号:CSTC,2007BB3201)“极端环境下机械传动系统动态特性研究”的资助下,对基于球对称性以及电磁感应原理由环型空间阵列和读数头构成的扭矩传感器工作原理及测量系统进行了较为深入的研究。其次重点对传感器的构成进行了研究:研究了联轴器、传动轴的选择;读数头中线圈的排列方法以及线圈宽度和空间阵列中镍铬小球直径的关系;根据球对称性和电磁互感原理进行环型空间阵列对磁导率、互感系数以及读数头中采集线圈的输出电压变化而产生影响的规律分析研究;设计研制了信号调理电路,信号调理电路主要包括加法器、减法器和移相器。经过读数头电路中的信号调理电路将四路采集线圈的输出电压转换为一路正比于环型空间阵列位移量的调相信号,由于测量时是在被测轴的两端分别固定一个传感器,即可以得到两路正弦信号,两路同频率的正弦信号相位差即为扭转角。利用TMS320F2812实验板对调理后的信号进行模数转换后,经过一系列运算后测出两列同频率正弦信号相位差即扭转角,再根据扭矩和扭转角的关系,即可得到扭矩,实现极端环境下扭矩的测量。最后建立了环型空间阵列扭矩传感器的实验测试平台,对环型空间扭矩传感器测量系统的测量性能进行了测试,并进行了误差分析和灵敏度的分析。测试结果表明传感器输出满足测量精度要求。