扭矩是最能反映机械传动系统动态性能的典型机械量之一。通过对扭矩的分析,可提取有效反映机械传动系统动态特性的转角、振角、角加速度等主要特征参量。为此,扭矩测量对传动轴载荷的确定和控制,对传动系统各工作部件的强度设计和原动机容量的选择都有着重要的指导意义,是目前国内外学者关注的研究热点之一。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,提出一种基于球对称特性和交流电磁感应原理的扭矩测量方法,采用环型空间阵列和磁电式检测器组成新型的非接触式扭矩传感器,并利用虚拟仪器软件LabVIEW建立同频正弦信号相位差测量系统,以实现极端环境下机械传动系统扭矩的在线动态测量。其次重点研究了球对称特性以及由磁性小球组成的环型空间阵列对电磁感应现象的影响,及在机械转轴工作过程中磁电式检测器采集线圈感应电压的变化规律;研究检测器中采集线圈的排列方式,把感应电压转换成便于相位差测量的调相信号,建立环型空间阵列传感器测量原理的数学模型;利用ANSYS有限元分析软件对环型空间阵列传感器进行实体建模和电磁分析,对其工作机理进行动态模拟,并通过具体实验来验证其理论模型的可行性和正确性。最后在实验研究的基础上进行了深入分析,分析和实验结果表明,由磁性小球组成的环型空间阵列作为电感线圈中的磁介质,其磁导率呈周期性变化,在机械传动系统的工作过程中,磁导率的变化会引起检测器中采集线圈感应电压幅值的周期性变化,从而把环形位移信息转换为变化的电信号。通过在一个球距内设计四个采集线圈,利用差分混合与滤波整合的方法把四个采集线圈中感应电压的调幅信号转换为相对于激励信号的调相信号,通过相位差测量系统得到转轴在扭矩作用下的扭转角,从而实现扭矩的非接触式动态测量。