近年来，国内外学者围绕新型扭矩测量这一主题，研究设计了多种类型的扭矩传感器，其中一些传感器已经被广泛应用于机械装备的开发设计、状态检测与诊断中。但是，对于在高湿、高温、强冲击、强腐蚀等特殊工业环境下使用的扭矩传感器的研究工作公开报道的不多。论文针对特殊工业环境中使用的扭矩传感器进行了较为深入的研究，分析了现有环形空间阵列扭矩传感器的结构、原理以及存在的不足，在此基础上，对环形空间阵列扭矩传感器的结构进行了优化。首先，论文从扭矩测量的机械原理入手，论述了通过圆轴的扭转角测量扭矩的基本原理；总结概括了现有环形空间阵列传感器的特点，从结构、材料的角度对传感器各部件的功能作用与设计目的进行了详细的分析，并建立了传感器的基本原理模型，阐述了传感器的扭矩测量原理。其次，论文从结构设计的角度分析了传感器存在的不足，针对现有环形空间阵列扭矩传感器的不足，提出了结构优化的方案；并从环形空间阵列器、测量头、整体结构、传感器的参数优化等方面对传感器的结构进行了优化设计，同时建立了优化后的传感器信号输出模型；及对优化前后的传感器进行了对比分析。最后，在Ansoft电磁有限元仿真软件环境中，对优化后的扭矩传感模型进行了建模分析，仿真结果表明：环形空间阵列器外壳采用导磁材料有助于提高信号的强度，且不影响环形空间阵列对传感器磁路的调制效果。搭建了实验平台，依据扭转角测量扭矩的原理，对优化后的扭矩传感器结构模型进行了实验验证，结果表明：结构优化后的传感器工作性能稳定，其扭转角的测量精度比原传感器有一定的提高，结构优化设计具有良好的抗振动能力，为特殊工业环境下旋转轴扭矩测量的实现打下了良好的基础。