船舶轴系轴功率不仅是船用发动机运行状态评估的重要参数,而且结合油耗、转速和航速等参数,还可为船舶的经济航行提供技术支持,所以,船舶轴系轴功率也是船-机-桨匹配性能和船舶能效指数分析的重要参数。因此,开展关于船舶轴系轴功率在线测试技术的研究对船用发动机状态监测,提高船舶动力系统的安全性、可靠性和经济性具有十分重要的意义。轴功率测试的关键在于扭矩的测试,要实现船舶轴系扭矩在线监测,就需要研发非接触高可靠性的扭矩传感器。逆磁致伸缩效应是指磁性材料形状发生变化后,其磁导率随之发生变化的现象,近年来,具有逆磁致伸缩效应的新材料不断发展,如非晶态合金、纳米微晶合金等,其磁特性优越,已广泛应用于换能器与制动器等领域,具有非接触式、动态特性好等诸多优点。本文旨在探索基于逆磁致伸缩效应的船舶轴系扭矩测量方法,并通过试验验证其可行性,为新材料在船舶轴系中的应用奠定基础。本文首先分析了几种常见扭矩传感器的工作原理,比较了其优缺点,研究了基于非晶态合金的逆磁致伸缩效应实现扭矩测量的原理,选择Fe基非晶态合金作为传感器的敏感材料。然后从电磁场理论出发,在Maxwell平台下建立了传感器的电磁模型,仿真计算了激励电压、线圈匝数、磁隙等参数对传感器输出特性的影响,并设计了基于逆磁致伸缩效应的静态扭矩测量试验台架,用于逆磁致伸缩扭矩传感器的静态标定试验,试验结果与仿真计算结果基本一致,验证了三维计算模型、计算方法以及结论的正确性。仿真与静态标定试验结果表明:传感器的输出电压能反映扭矩量的变化,而且激励电压、线圈匝数、磁隙均有各自合适的取值范围,在此范围内,输出电压与扭矩呈现较好的线性关系。最后在柴油机试验台架上进行动态扭矩测量试验,分析磁隙及转速对传感器输出特性的影响,动态试验结果表明:逆磁致伸缩扭矩传感器能满足船舶轴系对扭矩测试的要求,而且更适合低速机的扭矩测量。本课题研究结果表明,将Fe基非晶态合金扭矩传感器应用于非接触式扭矩测量,具有输出信号强、灵敏度及线性度较好的优点,验证了非晶态合金的逆磁致伸缩效应在船舶轴系扭矩(轴功率)非接触测量中的可行性。因此,随着非晶态合金材料的发展及其在轴系表面涂层形成工艺的成熟,船舶轴功率的在线测量将会变得简便易行。