转速测量

转速的测量2前言控制系统中，常要对转速进行测量和控制，以改善其性能，提高其精度。转速：被测旋转对象在单位时间内绕其旋转中心转过的角位移。转速：用符号“n”表示单位：r/s或r/min3转速测量测量转速的方法按转速信号的最终表现形式可分为：模拟型计数型同步型按转速信号的获取方式：离心式电气式光电式闪频式4一、模拟型转速计5离心式转速表离心式转速表主要由机心、变速器和指示器三部分组成。转轴上安装两个飞球架，一个是固定架，另一个是可沿转轴上下滑动的活动架。在两个飞球架之间通过拉杆铰接一对质量相等的飞球。当轴旋转时，飞球受离心作用向外散开，带动活动架克服弹簧反力向上滑动至平衡位置。转速越高，离心力越大，活动架滑动的位移量也越大。检测活动架的位移量就能换算出转速的大小。可以将指针式表盘直接做成转速的刻度，即可将转速通过指针的偏转直接读出。不能分辨转动的方向67测速发电机原理是基于线圈在磁场中旋转产生的感应电动势与转速成正比。由于直接产生电信号，将电压表按转速进行刻度即可现场读出转速值，也利于信号的远传。交流测速发电机根据转子结构的不同，又分同步式测速发电机和异步式测速发电机两种现以异步式测速发电机为例，介绍其工作原理。8发电机外定子嵌放着励磁绕组和输出绕组，两个绕组的轴线互相垂直。内外定子之间为转子，做成空心杯形。其工作过程为：当转子静止时，励磁绕组接交流电源U1，输出绕组不产生感应电动势；当转子转动时，在输出绕组中感应的电动势U2，其频率和励磁电压的频率相同，与转速无关，而其幅值大小与杯形转子的转速成正比。当转子反转，输出电压相位反转。因此这种测速发电机能够鉴别转向。910感应式转速计感应式转速计基于磁电感应原理，一种电涡流式模拟转速计的结构，传感器在被测转轴顶端安装一个永久磁铁，在磁铁的旋转磁场中设置一个金属盘(或金属罩），涡流盘中会感应出涡电流，该电流又感生磁场并与永久磁铁的旋转磁场相互作用，作用在涡流盘上的力矩使涡流盘及与盘相连的轴发生扭转。通过测量扭转大小，可以测出转速。11二、数字型转速计所谓数字型转速计，是指通过光电效应、各种磁电效应将转速变换成电脉冲信号，每旋转一周固定的发出一个或数个脉冲，经处理后被换算成转速。由于这种脉冲信号可以直接被数字电路接收和处理，故称为数字型转速计。数字型测速技术包含两个方面，即脉冲信号的发生和脉冲信号的测量。12磁电式转速计与上面的磁感应式模拟转速计类似，磁电式转速计也利用电磁能量转换原理进行转速探测，不同之处在于传感器输出的频率是与转速成正比的脉冲信号。一种即电涡流式数字转速计及其工作原理。在转轴上安装一个由高磁导率材料制造的测速齿轮，在齿的外侧安放铁心线圈。亦可在轴上加工一个键槽，在距轴表面d0处设置传感器。对线圈施加交流激励，当被测轴转动到槽口正对传感器时，传感器与输出轴的距离为d0+Δd。这一突变在线圈中产生电涡流，并使传感器线圈阻抗随Δd的变化而变化，这种变化将导致振荡回路的电压幅值和振荡频率发生变化。因此，随着输入轴的旋转，从振荡器输出的载波信号中就叠加了与转速成正比的脉冲信号。该信号经过进一步处理便可得到被测转速。1314磁电式转速计磁电效应的另一种表现形式是霍尔效应，即磁场中垂直于磁力线方向放置的导体通以电流时，在导体内与磁场方向和电流方向都垂直的方向会感生出电势差，称为霍尔电势差.利用霍尔元件和磁钢制成的霍尔式汽车数字转速计可以测试转速。15霍尔式传感器：霍尔传感器非磁性材料的圆盘磁钢霍尔传感器16光电式转速计原理：先利用发光管将轴的转动转化成光脉冲，再用光敏管将光脉冲变成电脉冲，产生的光脉冲频率与较速成正比。光敏管可以用光敏二极管、光敏三极管或者光电池等等。按光脉冲的发生可分为透射式转速计和反射式转速计之分。17光电式传感器：光栅传感器投射式和反射式刻线密度为10-100线/毫米。圆光栅——角位移角度分辨率：0.01光敏元件输出电流脉冲信号主光栅指示光栅光栅副18光电式传感器：光栅传感器长光栅——线位移分辨率0.001~0.1μm19脉冲的数字测量法由传感器获得的包含转速信息的原始脉冲信号，须先经过放大、滤波、整形等电路处理，成为比较规范的方波脉冲信号。通过检测方波脉冲的频率或周期，就可以换算出被测转速的值。通过各种转换电路将脉冲信号转变为可连续变化的模拟量，如电压(F/V转换)，然后对模拟量进行测量，这种方法称为模拟测量法。直接对脉冲进行定时计数从而测定脉冲的频率或周期，则称为数字测量法。20常用的测量方法1.测频法在规定检测时间内，测量计数脉冲个数。2.测周法测量信号发出脉冲个数所需的时间。3.测频法和测周法结合同时在同一时间内脉冲发生器产生的脉冲数M及内部时钟脉冲数N来计算。21常用的测量方法比较测频法：适合于高速测量测量准确度随着转速的减小而增大尽可能延长测量时间测周法：适合于低速测量测量准确度随着转速的增大而降低尽可能采用高频时钟测频法和测周法结合：介于前两者之间22三、闪频测速计闪频测速计，又称频闪仪、静像测速计。它利用了人眼的“视觉暂留”现象，用一种高频闪光去照射旋转物体上的一个反光点(假设其他地方不反光），若每分钟内闪光的次数与被测转速相同，或者转速是闪光次数的整数倍，则每次被照亮的瞬间，反光点都恰好转到相同的位置。由于人眼的视觉暂留现象，高频闪光的忽明忽暗在人眼看来是持续发光的，而看到的反光点也就变成“静止”的了。若转速是闪光次数的整数倍，则会看到由整数倍个的反光点构成的“静止不动”的图像。如果转速（或其整数倍）比闪光次数稍快-点或者慢一点，看到的闪光点图像会分别向转动相同或相反方向旋转。23日光灯测速法对于用异步电动机带动的机械，可以利用与电动机同一电网的日光灯作为光源目测其转速。由日光灯的发光频率是电网频率的2倍。我国电网频率为50Hz,所以日光灯每分钟的闪光次数是：日光灯测速法是非接触测速，不需特殊设备，应用非常方便。日光灯的闪光频率受制于电网频率，因此其检测精度受电网频率精度和测算精度的影响。2606000/minLff次24可调闪频仪可调闪频仪是一种频率可调的脉冲光源。测量时，先在旋转物体上做反光标记，然后用仪器照射，并将仪器的闪光频率从一个较高初始值向下逐渐调节，当出现第一个静止的反光点时，仪器的频率读数乘以60就是物体的转速。如果事先知道转速的范围，可以先设定初始闪光频率，以增加搜索速度。25转速计种类与特点