转速测量原理

转速测量转速（速度）在线测量方案选择时，一般要考虑的问题有以下几点：1.被测物体运动的速度范围；超低速(0.10～2.00r/min)低速(0.5～500r/min)中高速(20～20000r/min)高速(500～200000r/min)超高速(500～600000r/min)全速(0.10～600000r/min)2.被测物体可测点几何形状；轴（光轴/带孔/带槽/带销/叶片）传动齿轮/皮带3.环境条件；4.动态/静态显示、记录、控制；5.误差、响应时间、输出控制形式等；测速范围作为基本参数，直接关系到传感器和测速仪的选择；比如在20～20000r/min这一测速范围，函盖了低速、中高速，满足这一测速范围的传感器和测速仪表品种比较多；如果测速范围在20r/min以下，甚至0.1r/min以下,这就是超低转速测量，不是普通的传感器和测速仪表能满足的了。被测物体可测点几何状况及环境条件，往往是传感器和测速仪的最大制约因数。比如一种微型电机，被测旋转轴直径只有1.5mm，只有端面露在外面，且此轴没有负载能力，如何检测？再如被测物体转速0.10～2.00r/min,要求测量仪表输出4～20mA的标准信号，测量环境70摄氏度，这就要求传感器和测速仪不光满足测速范围的要求，还要满足环境温度的要求。被测物体可测点几何形状，关系到适用传感器的品种，可测点周边空间关系到选用传感器的可安装性，可测点环境关系到传感器和仪表的耐受特性。动态测量和静态测量，关系到测量方法和瞬时转速的概念，静态测量一般选用的采样时间为0.5秒到2秒，超低转速时，可延时到60秒。动态测量一般采样时间选择小于0.1秒，高速采样时，要求采样时间不超过0.01秒。在线测量有时作为观测手段，只需要显示；有时作为反馈，用于系统调节，有时用于报警控制。误差、响应时间、输出控制形式，直接关系到测量目的能否达到。以上决定转速（速度）在线测量方案选择的几点要素，主要针对安装以及测速范围与环境条件等方面的适用性；在线测量方案还要求简单可靠，经济有效。从传感器的安装方式来分，有接触式和非接触式两种；按传感器的类别来分，就有磁电、磁敏、光电（光纤）、霍尔等方式，下面先从这两个侧面来介绍转速传感器的选用方案：方案1：接触式测量这种测量方式一般适用中、低转速的测量。传感器与被测旋转轴，通过弹性联轴器连接，传感器安装固定时，要求出轴与被测旋转轴尽量保持同一条直线，在较高速时尤其严格。这种测速方式一般选用的传感器有光电、磁电和霍尔等式样，一般测速范围在0～4000转/分。测速时每周脉冲数在100以下（如SGB-4A光电转速传感器）。在转速低于1转/分时，可选用光电编码器（如SGDBM-01光电编码器），每周脉冲数可高达2000以上。这种接触式测量在6000转/分～几十万转/分就不能满足要求，我们一般可选用以下几种非接触式测量方式。方案2：盘式磁性测量被测旋转轴上固定一个发讯盘，发讯盘上一个同心圆上均匀分布若干个孔或凹槽，转速传感器可为磁电转速传感器（SM-16/22）或磁敏转速传感器（SMS-16/22）。发讯盘均匀分布1～100个孔或凹槽（发讯盘的材料为导磁材料），传感器的感应距离在1mm左右；发讯盘上均匀分布2～8个磁钢时（发讯盘的材料可以是非导磁材料），传感器的感应距离在2～6mm左右。在低转速时，过去为满足计数式转速表的测量要求，一般发讯盘选用均匀分布60个孔或凹槽，现在也可以选用1～100个孔或凹槽。如选用接近开关，感应距离可达4～6mm.；发讯盘只要选用导电材料就可以。这种方案中的发讯盘，往往可以借用系统本身就有的齿轮、皮带轮等。如果发讯盘既不能选用导磁材料，也不能选用导电材料，还可以选用以下方案。方案3：遮断式光电测量遮断式光电测量1遮断式光电测量2发讯盘不管是什么材料，只要在遮光盘的同心圆上均匀分布若干个通光的孔或槽，槽形光电传感器固定在遮光盘工作的位置上，这种方案，一般不能用在粉尘较多的场合。方案4：反射光电测量当被测轴上不能安装发讯盘或遮光盘时，可以直接在被测轴上粘贴反光标签（或在光洁的轴上涂黑），用光电传感器（WO-DNPW2）来测量。测量距离在5～80mm。反光标签容易污损的环境下，需即时更换，当然还可以用下面的方案。方案5：轴式磁性测量轴式磁性测量1轴式磁性测量2当被测轴上本身就有孔或凹槽，打一个凹坑拧一个螺钉或者镶嵌磁钢较容易时，如轴式磁性测量1,可以选用磁敏(SMS-16/22)磁电转速传感器(SM-16/22)来测量。如轴式磁性测量2,可以选用磁电转速传感器(SZGB-1)来测量；轴式磁性测量，要求轴或凸出的材料是导磁的钢铁。感应距离1mm左右。测量范围：0～60万转/分。在高速轴上打凹坑拧螺钉镶嵌磁钢时一定要考虑动平衡。磁敏、磁电、霍尔和部分接近开关同属磁性传感器，但它们也有适用性的差异，选用时注意以下比较。几种磁性传感器的性能比较：传感器典型型号测数范围(频率范围)感应对象检测距离应用场合磁敏传感器SMS-160～10kHz铁、电工钢0.5～1.5速度、位移磁电传感器SM-1650~5000Hz电工钢0.5～1速度霍尔传感器Hal-120～10kHz磁铁1～5速度、位移接近开关LJ-120~200Hz金属1～5速度、位移以上仅列举了几种常见的转速测量方法中传感器的选择。系统工程中还要根据测量的环境、转速范围，以及系统的现有条件和具体工程要求来综合考虑传感器的选用方案。比如在无刷直流马达作驱动的系统中，转速信号的来源可直接从直流马达的反馈信号中取得。取得转速信号后，信号送入二次仪表。二次仪表除简单的数字显示外，品类繁多，下表列出几个常见的智能转速数字显示仪，并将它们的功能对比列出，以便取得完整的转速测量方案。关于转速表的选择，可以参见：《转速表用户选型指导意见书》常用转速表的功能比较：安装方式：柜装序号代码名称主要功能外形尺寸1RAS智能测速仪测速、测频，4~20mA输出160x80x1302SQY12-01车速里程表速度、里程，可配各类转速传感器，带RS232160x80x130接口3SZC-04KY智能转速数字显示仪测速、测工频、超速报警、保护报警、4~20mA输出，RS232输出160x80x2604SQY01T120智能测速仪测速、上限报警、下限报警160x80x1305SZC-04智能测速仪测速、两路继电器报警、4~20mA输出160x80x1306SQY01T125-4智能测速仪测速、两路继电器报警、RS485通讯160x80x1307SQY01T109SX智能测速仪测速、方向判别、RS485通讯160x80x1308SQY01TZD智能测速仪测速、测频、测量最大值160x80x1309SQY01T100LX智能测速仪测量显示离心开关动作速度160x80x13010XSV-01B转速数字显示仪测速、测工频、上下限报警144x72x13011XJP-75转速数字显示仪测速、上、下限报警，4~20mA输出144x72x13012XJP-42A转速数字显示仪测速144x72x13013XJP-48T100数字显示仪测速160x80x13014XJP-48F105数字显示仪测速、4~20mA输出160x80x13015SKY-02透平膨胀机转速数字显示仪透平膨胀机测速、打印记录、报警160x160x26016SKY-04转速数字显示仪透平膨胀机测速160x160x26017SQY01TPZ智能频率电流转换器测频、测速、4~20mA输出160x80x13018SQY03T125-4转速数字显示仪测速、双路报警、电流输出、485通讯96x48x11019SQY03T120-4转速数字显示仪测速、上限报警、下限报警96x48x11020SQY03T100-4转速数字显示仪测速、RS485输出96x48x11021SQY03T109SX智能测速仪测速、方向判别、RS485输出96x48x11022SQY05T105数字显示仪测速、变送48x48x11023SQY12-01车速里程表LCM液晶屏显示，速度、里程、时间160x80x13024SQY12-02智能测速仪双路测速、RS232通讯输出160x80x13025SQY12-03智能测速仪双路测速、差速、速比和RS232通讯输出160x80x13026FA485频率电流转换器测频、4~20mA输出35mm道规27FV232-2V频率电压转换器双路测频、1~5V输出35mm道规28FV232频率采集器测频、1~5V输出、RS232通讯35mm道规