转速测量上课讲义.ppt

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1、转速的测量前言控制系统中，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/min2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3一、模拟型转速计4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

2、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56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。7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

3、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。89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

4、测出转速。10二、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。11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

5、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。1213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

6、汽车数字转速计可以测试转速。14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15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。16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17光电式传感器：光栅传感器长光栅——线位移分辨率0.001~0.1μm18脉冲的数字测量法由传感器获

7、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。19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。20常用的测量方法比较测频法：

8、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