装甲车辆传动系统相关部件的扭矩载荷特性是反映车辆动力性能的重要指标之一,但对应的测试环境通常空间狭小,还伴随着高速旋转和噪声干扰,使得传统扭矩传感器的安装、能量供给及信号传输等需求均难以实现,行业内亟需一种新型扭矩传感器来测量传动系统的扭矩载荷。声表面波（Surface Acoustic Wave,SAW）扭矩传感器能够在无线无源的状态下工作,且体积小、稳定性高,能够应对上述测试问题。在国内外学者几十年来的共同努力下,SAW扭矩传感器的结构和敏感机理等方面已趋于成熟,但无线无源状态下的SAW传感器回波信号具有载波频率高、有效长度短及信噪比低等特点,使得回波信号的获取、处理及快速分析等环节仍有所欠缺。目前常用的SAW传感器解调方法有直接检测法和接收信号强度指示（Received Signal Strength Indication,RSSI）检测法,两种方法分别在检测精度和检测速度上存在局限。本文以装甲车辆传动系统的扭矩载荷测试为背景,研究并设计了两种各具特点的无线无源SAW传感器回波信号解调方法,以期能适应不同的测试环境和测试要求,并通过实验验证了解调方法的有效性。论文具体包括以下内容:（1）根据扭矩物理量的特性,分析了作为无线无源扭矩传感器的SAW器件所应具备的性质,通过耦合模模型和阻抗模型分析,完成了单通道型和差分型谐振SAW扭矩敏感元件的设计;为了研究无线无源SAW传感器回波信号的解调方法,建立了SAW传感器在不同激励下的回波信号模型,经分析SAWR的回波信号是一段能量逐渐衰减的频率振荡信号;根据回波信号各阶段的时间参数,制定了“过激励”的扭矩测试方法,为无线无源SAW传感器的信号解调研究奠定了基础。（2）针对SAW传感器回波信号信噪比低的问题,将压缩感知的信号处理思想引入到无线无源SAW传感器的解调系统中,提高了系统的抗噪能力。分析了无线无源SAW传感器回波信号的稀疏性,根据信号特性制定了基于随机解调-模拟信息感知器的压缩感知框架,并通过仿真设计了完备的压缩感知解调系统;结合压缩后的观测信号特性,提出了高速观测信号的次级信息预测方法和基于次级信息的观测信号增强算法,该方法有效地增强了观测信号的重构能力,能在误差允许范围内进一步优化系统的采样率。通过仿真实验得出,系统能在回波信号信噪比为5d B且有效时长大于4.9μs时正常解调,验证了基于压缩感知的无线无源SAW传感器解调系统的有效性,并对比了其他方法来论证压缩感知法的优势。（3）针对RSSI检测法动态特性差的问题,通过理论与实验相结合,分别建立了查询模块和RSSI探测器在扫频过程中的输出模型,能够描绘出无线无源SAW传感器回波的RSSI信号在测试过程中的特性,并能准确预测出SAW传感器谐振峰值的最优扫频范围;根据得出的信号特征,提出了基于滑动窗的SAW传感器谐振峰值搜索算法。该算法能够预编程待搜索信号的特性,结合基于窗口的波形特征判定算法,能够快速检索全局空间。同时根据窗口特性能够直接准确地估计出谐振点的坐标,极大的提高了RSSI检测法的检索效率和适用性。最后开展了基于RSSI检测的无线无源SAW传感器解调系统的仿真实验研究,系统能在-3d Bm的环境下正常工作,检测效率提高了90%以上。通过结果分析和对比分析验证了改进的RSSI检测法的有效性和优势。（4）研究了SAW扭矩传感器的安装方法,并制定了SAW扭矩传感器的安装步骤。提出了一种新型SAW传感器的电气连接方式,并设计了配套的安装定位工装,能够有效地提高SAW传感器焊接、安装及现场调试等环节的效率;将装甲车辆的万向轴作为被试件,搭建了静态扭矩测试平台来验证两种无线无源SAW传感器解调系统的性能。通过静态实验和数据分析得出了两种解调系统的线性度、重复性、迟滞及拟合R~2等静态特性参数分别为3.89%、5.00%、0.92%及0.996和0.81%、0.78%、0.62%及0.999,验证了系统的有效性。最后对比了压缩感知法与改进的RSSI检测法之间的性能优劣,分析了两种方法的适用场景。（5）针对SAW扭矩传感器的旋转干扰问题和安装误差干扰问题,分析了旋转产生的陀螺效应对SAW扭矩传感器的影响,建立了SAW扭矩传感器偏频值与扭矩和旋转之间的理论模型,并提出了基于混沌分布估计优化的最小二乘支持向量机旋转误差补偿模型,将旋转干扰产生的扭矩解算误差降低至10-4,有效提高了SAW扭矩传感器在旋转时的测试精度;提出了一种卡环式机械结构,能够降低安装误差的产生和影响力。建立了卡环式机械结构的力学模型,通过仿真和实验验证了卡环式扭矩传感器的静态性能,并证实了该结构具有易于布置SAW扭矩传感器、易于安装和拆卸、不破坏被试轴件、安装误差不敏感等优点。