传感器作为汽车的“感观器官”,是汽车电子控制系统的信息来源,传感器技术进步极大提高了车辆安全性和燃油经济性。电动助力转向（Electric Power Steering,EPS）系统符合汽车节能化、高效化和小型化的发展方向,是当下和未来汽车中必不可少的关键部件。基于电磁感应原理设计的扭矩传感器测量精度高、无需温度补偿、电磁兼容性好和环境适应性优良,在汽车行业中有较广应用,是工程应用领域研究热点。扭矩传感器是EPS系统核心组件,在测量精度、电磁兼容性、环境适应性和体积等方面有较高要求。目前电磁感应式扭矩传感器的研究仍停留在平面型结构,平面型传感器存在以下缺点:一是平面绕组模式导致传感器体积相对较大的结构难题;二是最佳绕组模式如何设计的技术难题;三是具有更低线性度的线性化算法难题。为解决以上问题,本文以电磁感应原理为基础,借鉴平面型扭矩传感器结构特征,设计一款应用于EPS系统的环形线圈式扭矩传感器,运用磁路分析法和电磁场分析法研究环形线圈式扭矩传感器输出电压波形以及影响其输出信号的结构因素,降低环形线圈式扭矩传感器线性度,实现传感器结构的小型化,同时具有高精度和低线性度,是传统电磁感应式测量技术的发展和延伸。设计环形线圈式扭矩传感器结构,基于磁路分析法探究影响环形线圈式扭矩传感器输出的关键因素。根据电磁感应原理,针对平面型扭矩传感器结构绕组体积较大的问题,基于柔性电路板（Flexible Printed Circuit,FPC）技术设计螺线型激励线圈,实现传感器沿扭矩轴向布局;考虑到传感器输出信号来源的复杂性,设计差动式正弦结构接收线圈,提高接收线圈感应电压正弦拟合度,实现激励磁场与涡流磁场解耦;提出周期磁通区域法,运用环形线圈式扭矩传感器激励磁通分布特点,划分主磁通区域和漏磁通区域,建立等效磁路模型,推导模型输出表达式,根据模型输出表达式研究结构参数对环形线圈式扭矩传感器输出信号的影响。基于传感器环形线圈式结构,研究传感器电磁分布特性。根据MAXWELL方程组建立激励线圈磁感应强度数学模型,研究激励磁场分布特性;运用截面区域特征函数展开法（Truncated region eigenfunction expansion,TREE）计算转子涡流,研究转子涡流分布特性;根据磁感应强度公式及环形线圈式扭矩传感器各组件之间位置关系,结合转子与接收线圈耦合面积变化关系,建立接收线圈感应电压解析表达式。通过有限元仿真软件Ansys Maxwell,研究磁力线分布特性和涡流分布特性,对比无转子和有转子情况下空间磁场变化特点及接收线圈感应电压大小;分别进行静、动态仿真,研究接收线圈输出电压变化规律,分析转子串扰对接收线圈感应电压的影响。构建三相信号变换线性化计算模型并提出惯性权重自适应调整的粒子群优化（Particle Swarm Optimization,PSO）算法,降低传感器线性误差和绝对误差。环形线圈式扭矩传感器输出信号为三相正弦曲线,以变换线性化法建立感应电压和角度的线性函数关系,在理论上降低传感器线性误差;运用Plackett-Burman试验筛选出影响环形线圈式扭矩传感器线性误差和绝对误差的关键因子;针对双目标优化问题,依据Plackett-Burman试验的效应值,引入不同的权重系数,重构目标函数;针对PSO算法优化传感器结构参数需重复进行物理建模的问题,借鉴变压器建模方法,基于Simulink建立环形线圈式扭矩传感器电磁模型,以此作为PSO算法工具,提升优化效率;针对惯性权重递减的PSO算法收敛速度慢的缺点,提出惯性权重自适应调整的PSO算法,提高算法收敛速度。试制环形线圈式扭矩传感器样机,测试传感器性能参数。环形线圈式扭矩传感器采用差分输出模式,试制传感器样机;以EPS管柱的扭杆为测量目标,搭建传感器实验平台,完成传感器标定。进行零转速状态下和旋转状态下精度和线性度实验,验证环形线圈式扭矩传感器功能,测试传感器性能参数。