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有關(guān)轉(zhuǎn)速表的基本知識
2013-1-22 中國計(jì)量設(shè)備網(wǎng) 點(diǎn)擊:3334
轉(zhuǎn)速表是機(jī)械行業(yè)必備的儀器之一,用來測定旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速、線速度或頻率。常用于電力、紡織、電機(jī)、汽車、飛機(jī)、輪船等制造業(yè)。轉(zhuǎn)速測量在國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域,都是必不可少的。
 
 一、轉(zhuǎn)速檢測儀表的分類
  離心式轉(zhuǎn)速表:利用離心力與拉力的平衡來指示轉(zhuǎn)速。 離心式轉(zhuǎn)速儀是最傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)速測量工具,是利用離心力原理的機(jī)械式轉(zhuǎn)速儀;測量精度一般在1~2級,一般就地安裝。一只優(yōu)良的離心式轉(zhuǎn)速儀不但有準(zhǔn)確直觀的特點(diǎn),還具備可靠耐用的優(yōu)點(diǎn)。但是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜 。
  磁性轉(zhuǎn)速儀:利用旋轉(zhuǎn)磁場,在金屬罩帽上產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力,利用旋轉(zhuǎn)力與游絲力的平衡來指示轉(zhuǎn)速。 磁性轉(zhuǎn)速表,是成功利用磁力的一個(gè)典范,是利用磁力原理的機(jī)械式轉(zhuǎn)速儀;一般就地安裝,用軟軸可以短距離異地安裝。磁性轉(zhuǎn)速儀,因結(jié)構(gòu)較簡單,目前較普遍用于摩托車和汽車以及其它機(jī)械設(shè)備。異地安裝時(shí)軟軸易損壞。
  電動式轉(zhuǎn)速儀:由小型交流發(fā)電機(jī)、電纜、電動機(jī)和磁性表頭組成。小型交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生交流電,交流電通過電纜輸送,驅(qū)動小型交流電動機(jī),小型交流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速與被測軸的轉(zhuǎn)速一致。磁性轉(zhuǎn)速頭與小型交流電動機(jī)同軸連接在一起,磁性表頭指示的轉(zhuǎn)速自然就是被測軸的轉(zhuǎn)速;電動式轉(zhuǎn)速,異地安裝非常方便,抗振性能好,廣泛運(yùn)用于柴油機(jī)和船舶設(shè)備。
  磁電式轉(zhuǎn)速儀:磁電傳感器加電流表,異地安裝非常方便。
  閃光式轉(zhuǎn)速儀:利用視覺暫留的原理。閃光式轉(zhuǎn)速儀,除了檢測轉(zhuǎn)速(往復(fù)速度)外,還可以觀測循環(huán)往復(fù)運(yùn)動物體的靜像,對了解機(jī)械設(shè)備的工作狀態(tài),是一必不可少的觀測工具。
  電子式轉(zhuǎn)速儀:電子技術(shù)的不斷進(jìn)步,使這一類轉(zhuǎn)速儀有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。
  
 二、電子式轉(zhuǎn)速儀
  電子式轉(zhuǎn)速儀是一個(gè)比較籠統(tǒng)的概念:以現(xiàn)代電子技術(shù)為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)制造的轉(zhuǎn)速測量工具。它一般有傳感器和顯示器,有的還有信號輸出和控制。因?yàn)閭鞲衅骱惋@示器件方面的多種多樣,還有測量方法的多樣性,很難像前5種一樣來歸類。本文將電子類轉(zhuǎn)速計(jì),從傳感器和二次儀表分開來分類。如果從安裝使用方式上來分,還有就地安裝式、臺式、柜裝式和便攜式以及手持式 。本文對此不做詳述。
  轉(zhuǎn)速傳感器
  轉(zhuǎn)速傳感器從原理(或器件)上來分,有磁電感應(yīng)式、光電效應(yīng)式、霍爾效應(yīng)式、磁阻效應(yīng)式、介質(zhì)電磁感應(yīng)式等。另外還有間接測量轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速傳感器:如加速度傳感器(通過積分運(yùn)算,間接導(dǎo)出轉(zhuǎn)速),位移傳感器通過微分運(yùn)算,間接導(dǎo)出轉(zhuǎn)速),等等。測速發(fā)電機(jī)和某些磁電傳感器在線性區(qū)域,可以直接通過交流有效值轉(zhuǎn)換,來測量轉(zhuǎn)速 ;大多數(shù)都輸出脈沖信號(近似正弦波或矩形波)。針對脈沖信號測轉(zhuǎn)速的方法有:頻率積分法(也就是F/V轉(zhuǎn)換法,其直接結(jié)果是電壓或電流),和頻率運(yùn)算法(其直接結(jié)果是數(shù)字)。
  轉(zhuǎn)速顯示儀
  顯示儀從指示形式來分有指針式、數(shù)字式、圖形及其混合式和虛擬儀表等;
  1.指針式:
  動圈式:線圈、游絲指針聯(lián)于一旋轉(zhuǎn)軸上,給線圈輸入電流,線圈感應(yīng)出磁力,且互成正比;磁力與游絲的扭力平衡,扭力與指針轉(zhuǎn)角成正比,指針的角度也就反映出輸入電流的大。
  動磁式:正交線圈中電流的變化,導(dǎo)致合成磁場方向的變化,而指針附著在單對極的永磁體上,指針反映電流的變化。
  電動式:雙向旋轉(zhuǎn)的馬達(dá)帶動電位器的旋轉(zhuǎn),電位器的取樣值與輸入信號電壓比較,決定雙向旋轉(zhuǎn)馬達(dá)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)或停止,與電位器聯(lián)動的指針正確反映輸入信號的大小。
  上述三式指針類表頭中,電動式表頭屬于電子類,動磁式表頭和動圈式表頭本身不屬于電子類,當(dāng)與表頭配套的傳感器或表頭驅(qū)動需要供電電源時(shí),且依賴現(xiàn)代電子技術(shù)時(shí),這里就把它歸為電子類 。
  2.數(shù)字式、圖形及其混合式:
  主要是從器件來區(qū)分,有數(shù)碼管、字段式液晶、液晶屏、熒光管、熒光屏、等離子屏和EL屏等。顯示技術(shù)是一門專門的技術(shù),本文會涉及一些顯示技術(shù),但不做展開闡述。
  3.虛擬轉(zhuǎn)速儀:
隨著計(jì)算機(jī)的普及,利用計(jì)算機(jī)做顯示和操作平臺的虛擬儀表,也越來越被廣泛運(yùn)用。
 三、轉(zhuǎn)速測量的方法
  F/V轉(zhuǎn)換
  電子類轉(zhuǎn)速測量儀表,由轉(zhuǎn)速傳感器和表頭(顯示器)組成。目前常用的轉(zhuǎn)速傳感器,大多輸出脈沖信號,只要通過頻率電流轉(zhuǎn)換就能與電壓電流輸入型的指針表和數(shù)字表匹配,或直接送PLC;頻率電流轉(zhuǎn)換的方法有阻容積分法、電荷泵法和專用集成電路法,前兩種方法在磁電轉(zhuǎn)速儀中也有運(yùn)用。專用集成電路大都數(shù)是阻容積分法、電荷泵法的綜合。目前常用的專用集成電路,有LM331、AD654和VF32等,轉(zhuǎn)換精度在0.1%以上;但在低頻時(shí),這種轉(zhuǎn)換就無能為力。采用單片機(jī) 或FPGA,做F/D和D/A轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換精度在0.5~0.05%之間, 量程從0~2Hz到0~20KHz,頻率低于10Hz時(shí)反映時(shí)間也變長。關(guān)于F/V轉(zhuǎn)換,請參考相應(yīng)芯片介紹和應(yīng)用資料,本文不做贅述。
  頻率運(yùn)算
  在顯示精度、可靠性、成本和使用靈活性上有一定要求時(shí),就可直接采用脈沖頻率運(yùn)算型轉(zhuǎn)速儀。
  頻率運(yùn)算方法,有定時(shí)計(jì)數(shù)法(測頻法)、定數(shù)計(jì)時(shí)法(測周法)和同步計(jì)數(shù)計(jì)時(shí)法。
  定時(shí)計(jì)數(shù)法(測頻法)在測量上有±1的誤差,低速時(shí)誤差較大;定數(shù)計(jì)時(shí)法(測周法)也有±1個(gè)時(shí)間單位的誤差,在高速時(shí),誤差也很大。
  同步計(jì)數(shù)計(jì)時(shí)法綜合了上述兩種方法的優(yōu)點(diǎn),在整個(gè)測量范圍都達(dá)到了很高的精度,萬分之五以上的測量轉(zhuǎn)速儀表基本都是這種方法。下面以XJP-10B為例,介紹定時(shí)計(jì)數(shù)法(測頻法)、定數(shù)計(jì)時(shí)法(測周法)和同步計(jì)數(shù)計(jì)時(shí)法。


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