接触式转速表和非接触式转速表
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光电接触两用转速表简介光电接触两用转速表是测量旋转物体转速的电子仪表。
它结合了光电传感器和接触式传感器的特点,能够测量高速旋转物体的转速,还可以通过接触式传感器测量低速物体的转速。
光电接触两用转速表广泛应用于机械加工、电子制造、汽车修理、研究实验等领域。
原理光电接触两用转速表包含两个传感器:光电传感器和接触式传感器。
光电传感器可以通过红外线测量物体的旋转速度,而接触式传感器则是利用物体旋转时产生的接触信号来测量物体的转速。
当旋转物体通过光电传感器时,它会遮挡住红外光,导致传感器输出电压的变化。
这样就可以通过测量输出电压的频率来计算物体的旋转速度。
另一方面,当物体通过接触式传感器时,它会产生瞬间的接触信号。
利用接触式传感器可以度量物体每转动一圈所产生的接触信号的数量,从而精确测量物体的转速。
应用光电接触两用转速表广泛应用于机械加工、电子制造、汽车修理、研究实验等领域。
它通常用于测量高速旋转物体的转速,如精密机械设备、机车车轮、航空发动机等。
除了测量高速物体的转速外,光电接触两用转速表还可以测量低速物体的转速。
如果被测物体的旋转速度较慢,可以使用接触式传感器来进行测量。
优势光电接触两用转速表在测量物体转速方面具有一些优势:•高精度:光电传感器可以提供高精度的测量结果,而接触式传感器可以保证测量精度。
•宽测量范围:光电接触两用转速表可以测量较低速度物体的转速(通过接触式传感器),也可以测量高速度物体的转速(通过光电传感器)。
•易于使用:光电接触两用转速表操作简单,可以通过按键轻松地进行测量和设置。
总结光电接触两用转速表是一种结合了光电传感器和接触式传感器特点的旋转测量仪器,具有高精度、宽测量范围和易于使用的特点。
它被广泛应用于机械加工、电子制造、汽车修理、研究实验等领域,是重要的测量和监测工具。
不同的机床是不同的,有些机床的主轴可以在手动状态下输入转速数即可。
然而,大多数数控机床可以通过输入MDI状态下的S 来设定主轴转速,并通过循环来设定主轴转速。
在手动状态下,主轴仍然默认为这个速度。
此外,还可以选择主轴进入MDI接口S,循环启动主轴。
2.1 正确测量主轴转速当怀疑主轴转速不符合指令设定值时,不能只观察数控装置屏幕上的主轴转速值。
因为某些机床参数的错误会导致屏幕上的显示值与实际转速值不符。
因此应配备转速表,转速表最好是非接触式、带存储的数字式转速表。
将数控机床的工作方式调到MDI方式,输入主轴旋转指令,令其在机床允许的某一转速下运行。
首先观察数控机床显示屏上的主轴转速值是否与指令值相符,然后用转速表测量主轴实际转速值,观察三者是否相符,从而发现问题。
测量时要掌握技巧,贴反射标记时应注意非反射面积必须比反射面积要大,如果转轴明显反光,则必须先贴一层黑胶布,再在上面贴上反光标记。
在贴上反光标记之前,转轴表面必须处理干净与平滑。
低转速测量时,为提高测量精度,在被测物体上均匀地多贴上几块反射标记,这样显示出的读数除以反射标记数目,即可得到准确的转速值。
测量时端平转速表,垂直对准贴有反光标记的部分。
待转速平稳后再开启转速表的测量按钮。
在测量过程中,转速表不要晃动。
转速表显示三个数值,分别是本次测量时间内多次采样测量中的转速低值、转速高值和最后一次采样的转速值。
当三个读数值非常接近时才是一次成功的测量。
2.2 误差分析测量其主轴的极限转速,即机床技术指标规定主轴的最低和最高转速,计算主轴转速的相对误差,判断是否符合±2%精度要求。
其数值见表1。
表1 CAK3665 SJ数控车床主轴转速(r/min)记录表MDI指令数控机床屏目显示数值范围转速表读数转速低值转速高值最后读数M03 S120 118-122 119 121.8 120M03 S1500 1497-1501 1498 1501 1500相对误差的计算方法:转速平均值=(速度高值+速度低值)÷2=120.4相对误差=[(转速平均值-转速目标值)÷转速目标值)]×100%=0.33%主轴转速设置指令1)F指令设置在数控车床中有两种切削进给模式设置方法,一种是每转进给模式,单位为mm/r;另一种是每分钟进给模式,单位为mm/min。
⒈什么是测量?答:测量是人类对自然界中客观事物取得数量概念的一种认识过程.⒉测量方法有哪几类?直接测量与间接测量的主要区别是什么?答:测量方法有①直接测量(直读法、差值法、替代法、零值法)②间接测量③组合测量直接测量与间接测量区别:直接测量的被测量的数值可以直接从测量仪器上读得,而间接测量的被测量的数值不能从测量仪器上读得,而需要通过直接测得与被测量有一定函数关系的量,经过运算得到被测量。
⒊任何测量仪器都包括哪三个部分?各部分作用是什么?答:①感受件或传感器,作用:直接与被测对象发生联系(但不一定直接接触),感知被测参数的变化,同时对外界发出相应的信号.②中间件或传递件,作用:“传递"、“放大”、“变换”、“运算”。
③效用件或显示元件,作用:把被测量信号显示出来.⒋测量仪器按用途可分为哪几类?答:按用途可分为范型仪器和实用仪器两类。
⒌测量仪器有哪些主要性能指标?各项指标的含义是什么?答:①精确度,表示测量结果与真值一致的程度,它是系统误差与随机误差的综合反应。
②恒定度,仪器多次重复测量时,其指示值的稳定程度。
③灵敏度,以仪器指针的线位移或角位移与引起这些位移的被测量的变化值之间的比例S来表示④灵敏度阻滞,灵敏度阻滞又称为感量,此量是足以引起仪器指针从静止到作极微小移动的被测量的变化值。
⑤指示滞后时间,从被测参数发生变化到仪器指示出该变化值所需的时间,称为指示滞后时间或称时滞。
⒍测量误差有哪几类?各类误差的主要特点是什么?答:①系统误差,特点:按一定规律变化,有确定的因素,可以加以控制和有可能消除。
②随机误差,特点:单峰性、对称性、有限性、抵偿性,无法在测量过程中加以控制和排除。
③过失误差,特点:所测结果明显与事实不符,可以避免。
⒎什么叫随机误差?随机误差一般都服从什么分布规律?答:随机误差(又称偶然误差)是指测量结果与同一待测量的大量重复测量的平均结果之差。
随机误差一般都服从正态分布规律。
AZ8000是非接触式的光电转速表,AZ8001是接触式的转速表,每分钟可测量10-99999转,测量精度高,体积小,便于携带,并且具有最大值、最小值、平均值测量。
AZ8000光电式转速表AZ8001接触式转速表特点:¾非接触式转速测量(仅AZ8000)¾接触式转速测量(仅AZ8001)¾简单容易操作¾自动换挡¾ 20分钟内未操作自动关机¾低电压显示¾保留最大/最小/平均值AZ8000非接触式转速表参数:量程范围 10~99999转速RPM分辩率0.001/ 0.01 /0.1 /1RPM准确度0.04% ±2dgts反应时间1秒( >60 rpm) > 1 秒( 10 ~ 60 rpm)显示方式 LCD显示五位数功能保留最大/最小/平均值尺寸124(L)x50(W)x33(H)mm重量140g供电电源 9V电池AZ8000接触式转速表标准附件:纸盒,电池,反光帖纸,使用说明书AZ8001接触式转速表参数可变换转速单位转速量程范围解析度准确度RPM 每分钟旋转数10.000~99999 RPM 0.001/ 0.01 /0.1 /1 0.04% ±2dgtsM/Min 米/每分钟 1.0000~9999.9 M/MIN 0.0001/ 0.001/ 0.01/ 0.1 0.04% ±2dgtsFt/Min 英尺/每分钟 3.0000~30000 FT/MIN 0.0001/ 0.001/ 0.01/ 0.1 0.04% ±2dgtsYd/Min 码/每分钟 1.0000~10000 YD/MIN 0.0001/ 0.001/ 0.01/ 0.1 0.04% ±2dgts反应时间1秒( >60 rpm) > 1 秒( 10 ~ 60 rpm)显示方式 LCD显示五位数功能保留最大/最小/平均值尺寸124(L)x50(W)x33(H)mm重量140g供电电源 9V电池AZ8001接触式转速表标准附件:纸盒,电池,使用说明书。
离心机几种转速测量方法的比较叶菁;黄莉洁;黄天浩;王晓成【摘要】以无观察孔的离心机作为研究对象探讨实验室离心机的转速测量.从测量安全性和可操作性方面考虑,分析了光电测量法、磁电测量法和振动测量法的特点.通过分析实验数据证明了振动测量法不仅测量结果稳定可靠,而且信号响应速度快.因振动传感器不接触离心机内腔,所以振动式转速表可以广泛用于无观察孔离心机和受污染离心机的校准.【期刊名称】《上海计量测试》【年(卷),期】2018(045)006【总页数】3页(P16-18)【关键词】观察孔;离心机;转速测量;振动测量法;振动式转速表【作者】叶菁;黄莉洁;黄天浩;王晓成【作者单位】上海市计量测试技术研究院;上海市计量测试技术研究院;上海市计量测试技术研究院;上海市计量测试技术研究院【正文语种】中文0 引言转速是离心机非常重要的技术参数,离心力的大小与转速成正比。
如果转速达不到规定要求,样本就不能被彻底分离,所以离心机转速的准确与否直接影响样本的检验。
离心机有很多种类,本文探讨的是实验室离心机的转速测量。
按照国标GB/T30099-2013对实验室离心机的分类方式,离心机按转速可分为低速离心机、高速离心机和超速离心机。
低速离心机的转速范围小于等于10 000 r/min,最大允许误差±2.5%。
高速离心机的转速范围小于等于30 000 r/min,最大允许误差±1%。
离心机的转速一般用光电测量法进行非接触式测量,因为很多离心机上盖有观察孔可以接收转速表的光电信号。
观察孔能透过光源并且可以通过其观察离心机的工作情况。
如果没有观察孔,测量离心机转速时常用的方法是强制打开离心机上盖,用光电测量法测量。
此种方法的缺点是不安全,容易造成事故,故需要寻找合适的测量方法解决该类离心机的转速测量问题。
1 测量方法1.1 带观察孔的离心机转速测量方法离心机的转速一般采用光电测量法测量,这是校准实验室常用的测量方法,用带有光电传感器的电子计数式转速表测量转鼓转速。
转速表两种分类产品转速表是一种用于测量转速的仪器,广泛应用于机械运转和车辆等领域。
根据其设计原理和使用方式的不同,常见的转速表可以分为两种分类产品:接触式转速表和非接触式转速表。
接触式转速表接触式转速表的原理是通过机械接触来测量转速。
常用于测量旋转轴、齿轮等传动部件的转速。
其主要特点是测量精确、价格相对低廉。
目前市面上的接触式转速表主要有机械式转速计和电子式转速计两种类型。
机械式转速计机械式转速计是一种机械式测量仪器,其原理是利用飞轮、刹车轮等与被测物体接触传动,带动表针指示转速。
它的使用过程需要接触式传感器与被测物体直接接触,因此需要将传感器与被测物体紧密结合,使得传感器可以充分获得被测物体的运动信息。
机械式转速计的优点是测量精度高,缺点是对被测物体的侵入性大,测量过程中容易对被测物体产生机械损伤。
目前市面上的机械式转速计主要有指针式转速计和螺旋式转速计两种类型。
电子式转速计电子式转速计是一种使用电子元件作为传感器的转速表,主要用于高速转速测量。
其原理是通过光电、电磁等非接触式测量方法,获取被测物体的旋转信息,然后利用微处理器进行信号处理和数据计算,最终得出精确的转速数值。
相对于机械式转速计,电子式转速计无需对被测物体进行直接接触,因此不会对被测物体造成机械损伤,而且可以实现实时数据处理和自动记录,使用方便。
目前市面上的电子式转速计主要有光电式转速计和霍尔式转速计两种类型。
非接触式转速表非接触式转速表是一种通过无需接触的方式来测量转速的仪器。
常用于测量液体或气体的流速、机械振动等非接触式测量场合。
其主要特点是测量精度高,测量范围广,使用安全方便。
目前市面上的非接触式转速表主要有光学式转速计和振动式转速计两种类型。
光学式转速计光学式转速计是一种颇具科技感的转速测量仪器。
其原理是通过红外线或激光器等电子光学设备,对被测物体进行无接触式测量。
其优点是无需与被测物体接触,不会对被测物体产生机械损伤,适用于测量小型或高速转速物体。
电动车电机的测试一、电动车电机种类和构造电动自行车车用电动机有两大类,五个品种。
两大类是:有刷电机和九州无刷电机;五个品种是有刷电机有齿轮传动和无齿轮传动,无刷电机有传感器、无传感器和盘形电枢齿轮减速无刷电机。
1.轮毂式有齿轮传动有刷直流电动机该电机一半是盘形电枢有刷电机,另一半是齿轮减速兼传动系统(图4-1)。
盘形电枢是高速转动的转子,构造图4-1b。
电机的转矩是通过轴传递给第一级齿轮,经齿轮减速带动轮毂外动。
图4-1轮毂式有齿轮传动有刷直流电动机构造图(a)磁钢排列的方法(b)电机剖面图有刷有齿轮毂电机的盘形电枢,是薄片形,体积很小,重量特轻,安装方便。
绕组编制好之后,用树脂加玻璃纤维放进模内热成型,之后在5000r/min的转速下高速旋转,试验2min,偏转、跳动和电枢的强度指标应当合格。
电机在运行中由于电刷和换向器摩擦,又有齿轮啮合减速,所以有刷电机的声音比无刷电机声音大。
2.轮毂式无齿轮传动有刷直流电动机为了适应轮毂结构,简化电机,将有刷电动机设计成电枢放在外边做转子,磁钢放在电机之内做定子,多块磁钢配多个绕组,组成转速为180r/min左右的低速电机。
由图4-2a中看到这种电机外转子中尚未经过压力整形的电枢绕组,在绕组以内是平面环状整齐排列的换向片。
图4-2b是放在外转子上的间隔排列着10块磁钢的定子,在中间的毂板上开有两个孔,电刷的刷握就设在孔的背侧,电刷带着导线被弹簧从刷握中弹出。
从图中能看到定子的轴端套有一个螺母,防止在加工中损伤轴的螺纹,把电刷整理好装入刷握中,将这一端送进图4-2a的孔中,电刷就可以接触在换向器平面上,借助弹簧的弹力,对换向器压紧,而磁钢正好进入外转子绕组中,只留一个很小的环形气隙。
这个环形气隙的直径越大,电机产生的转矩也越大。
3.无刷直流电动机把无齿轮传动的有刷直流电动机定、转子内外对调,将绕组改成三个相做定子,磁钢装在电机外壳内,取消电刷和换向器,在电枢绕组中间安装三个霍耳传感器,这就成为一台无刷直流电动机。
转速测量方法与转速仪表转速测量在国民经济的各个领域都是必不可少的;本文就转速测量方法以及实施检测的仪表做一简单的阐述;希望给工作中需要转速测量仪表和在转速测量或相关领域进行研究开发的人员提供一些参考意见;关键词速度线速度角速度转速误差和精度采样时间虚拟仪表主题考察转速测量方法演变从演变的轨迹对转速测量有一个比较全面的了解着重介绍智能转速表的检测方法和实施检测的仪表;一、转速检测仪表的分类1、离心式转速表利用离心力与拉力的平衡来指示转速;离心式转速表是最传统的转速测量工具是利用离心力原理的机械式转速表测量精度一般在 1~2 级一般就地安装;一只优良的离心式转速表不但有准确直观的特点还具备可靠耐用的优点;但是结构比较复杂 ;2、转速表利用旋转磁场在金属罩帽上产生旋转力利用旋转力与游丝力的平衡来指示转速;磁性转速表是成功利用磁力的一个典范是利用磁力原理的机械式转速表一般就地安装用软轴可以短距离异地安装;磁性转速表因结构较简单目前较普遍用于摩托车和汽车以及其它机械设备;异地安装时软轴易损坏;3、动式转速表由小型交流发电机、电缆、电动机和磁性表头组成;小型交流发电机产生交流电交流电通过电缆输送驱动小型交流电动机小型交流电动机的转速与被测轴的转速一致;磁性转速表头与小型交流电动机同轴连接在一起磁性表头指示的转速自然就是被测轴的转速电动式转速表异地安装非常方便抗振性能好广泛运用于柴油机和船舶设备;4、电式转速表磁电传感器加电流表异地安装非常方便;5、闪光式转速表利用视觉暂留的原理;闪光式转速表除了检测转速往复速度外还可以观测循环往复运动物体的静像对了解机械设备的工作状态是一必不可少的观测工具;6、电子式转速表电子技术的不断进步使这一类转速表有了突飞猛进的发展;上述6 种转速表具有各自独特的结构和原理既代表着不同时期的技术发展水平也体现人类认识自然的阶段性发展过程;时代在不断前进有些东西将会成为历史但我们留心回顾一下不禁要惊叹前贤的匠心1、离心式转速表是机械力学的成果2、磁性式转速表是运用磁力和机械力的一个典范3、电动式转速表巧妙运用微型发电机和微型电动机将旋转运动异地拷贝4、磁电式转速表电流表头和传感器都是电磁学的普及运用5、闪光式转速表人类认识自然的同时也认识了自我体现了人类的灵性6、电子式转速表电子技术的千变万化给了我们今天五彩缤纷的世界同样也造就了满足人们各种需要的转速测量仪表;二、电子式转速表电子式转速表是一个比较笼统的概念以现代电子技术为基础设计制造的转速测量工具;它一般有传感器和显示器有的还有信号输出和控制;因为传感器和显示器件方面的多种多样还有测量方法的多样性很难像前5 种一样来归类;本文将电子类转速表从传感器和二次仪表分开来分类;如果从安装使用方式上来分还有就地安装式、台式、柜装式和便携式以及手持式 ;本文对此不做详述;转速传感器转速传感器从原理或器件上来分有磁电感应式、光电效应式、霍尔效应式、磁阻效应式、介质电磁感应式等;另外还有间接测量转速的转速传感器如加速度传感器通过积分运算间接导出转速位移传感器通过微分运算间接导出转速等等;测速发电机和某些磁电传感器在线性区域可以直接通过交流有效值转换来测量转速大多数都输出脉冲信号近似正弦波或矩形波;针对脉冲信号测转速的方法有频率积分法也就是 F/V 转换法其直接结果是电压或电流和频率运算法其直接结果是数字;转速显示仪显示仪从指示形式来分有指针式、数字式、图形及其混合式和虚拟仪表等1、指针式•动圈式线圈、游丝指针联于一旋转轴上给线圈输入电流线圈感应出磁力且互成正比磁力与游丝的扭力平衡扭力与指针转角成正比指针的角度也就反映出输入电流的大小•动磁式正交线圈中电流的变化导致合成磁场方向的变化而指针附着在单对极的永磁体上指针反映电流的变化;•电动式双向旋转的马达带动电位器的旋转电位器的取样值与输入信号电压比较决定双向旋转马达正转、反转或停止与电位器联动的指针正确反映输入信号的大小;上述三式指针类表头中电动式表头属于电子类动磁式表头和动圈式表头本身不属于电子类当与表头配套的传感器或表头驱动需要供电电源时且依赖现代电子技术时这里就把它归为电子类 ;2、数字式、图形及其混合式主要是从器件来区分有数码管、字段式液晶、液晶屏、荧光管、荧光屏、等离子屏和 EL 屏等;显示技术是一门专门的技术本文会涉及一些显示技术但不做展开阐述;3、虚拟转速表随着计算机的普及利用计算机做显示和操作平台的虚拟仪表也越来越被广泛运用目前主流的开发平台是 NI 公司的 LabVIEW;有关开发运用技术可以浏览 NI 公司的网站;三、转速测量的方法•F/V 转换电子类转速测量仪表由转速传感器和表头显示器组成;目前常用的转速传感器大多输出脉冲信号只要通过频率电流转换就能与电压电流输入型的指针表和数字表匹配或直接送 PLC频率电流转换的方法有阻容积分法、电荷泵法和专用集成电路法前两种方法在磁电转速表中也有运用;专用集成电路大都数是阻容积分法、电荷泵法的综合;目前常用的专用集成电路有 LM331、AD654 和 VF32 等转换精度在 %以上但在低频时这种转换就无能为力;采用单片机或 FPGA做 F/D 和 D/A 转换转换精度在 ~%之间量程从 0~2Hz 到 0~20KHz频率低于 10Hz 时反映时间也变长;关于 F/V 转换请参考相应芯片介绍和应用资料本文不做赘述;•频率运算在显示精度、可靠性、成本和使用灵活性上有一定要求时就可直接采用脉冲频率运算型转速表;频率运算方法有定时计数法测频法、定数计时法测周法和同步计数计时法;定时计数法测频法在测量上有±1 的误差低速时误差较大定数计时法测周法也有±1 个时间单位的误差在高速时误差也很大;同步计数计时法综合了上述两种方法的优点在整个测量范围都达到了很高的精度万分之五以上的测量转速仪表基本都是这种方法;下面以 XJP-10B 为例介绍定时计数法测频法、定数计时法测周法和同步计数计时法;早期的 XJP-10B 转速数字显示仪采用 CMOS 数字集成电路 ;其原理可用如下三个框图表示框图一测频原理框图一告诉我们被测信号通过放大整形进入加法计数器晶体振荡器的频率信号通过分频产生秒或分钟信号在计数显示控制器中生成寄存脉冲和清零脉冲;寄存脉冲将加法计数器的 BCD 码送入寄存器通过译码驱动LED 数码管显示一秒或分钟内的计数值直到下一次寄存脉冲的到来紧接着清零进行下一轮计数、寄存译码显示如此不间断测频;如果我们考察一下这些信号的时序不难发觉这种定时计数测量方法的缺陷是被计数脉冲有多一或少一的误差;如果被测频率为 10000Hz, 多一或少一的误差相对来讲只不过万分之一如果被测频率为 2Hz,多一或少一的误差相对来讲就达到了百分之五十不难看出频率越低误差越大而且还有一点把一秒变成一分钟误差就变小了;低频时如不延长采样时间要提高精度就要采用测周的方法框图二正是说明这种方法;框图二测周原理将框图二与框图一进行比较我们不难发觉上述二者的差别在于晶体振荡器与被测信号的位置作了互换象是代数上的分子分母的颠倒也正是物理上的频率和周期互为倒数细心的读者可以体会到学科之间的内在联系无处不在;测周的误差与测频相似是多一个或少一个晶体振荡器脉冲也就是多一个或少一个时基脉冲晶体振荡器脉冲频率准确度越高误差越小晶体振荡器脉冲频率越高误差也越小被测频率越高误差越大因此测量高频时对被测信号进行分频确实是提高测周精度的好方法;在周期过长时还可通过计数器借助计时器来测量转速;下面的框图表示了计数器的工作原理;框图三计数器原理现在我们可以看出XJP-10B 转速数字显示仪在 CMOS 数字集成电路的条件下已是一款十分完备的转速测量工具这台仪器的设计者是田同裕先生与之同期的类似产品还有XJP-02A 转速数字显示仪设计者童敏杰先生改进者姓名略;早期的XJP-10B 转速数字显示仪在今天看来有哪些不足呢周期和频率都不能等同转速频率与转速存在倍数关系通过时基频率的分频采样时间的倍乘基本满足了大都数用户的需要测周则需要用户自己换算成转速;在今天的电子技术条件下解决这些问题用单片机或FPGA 都比较方便;那么今天的设计者怎样设计新的 XJP-10B 转速数字显示仪呢下面仍然以 XJP-10B 转速数字显示仪为例介绍同步计数计时法;同步计数计时法同步计数计时法是随着单片机的普及而得到普及运用;同步计数计时法是怎样综合前两种方法的优点的呢我们还是用时序来分析;定时计数时序时序图一时序图二时序图一计时和计数脉冲不同步时序图二计时和计数脉冲同步;但不管计时和计数脉冲同步与否都有多一少一的误差;同理定数计时也有多一少一的误差;同步计数计时时序图当定时器与被测脉冲同步计数时为避免被测脉冲计数多一少一的误差将定时作延时调整等待被测脉冲计数完整与此同时取时间基准脉冲计数值;这样脉冲计数 N 为零误差时间基准脉冲计数 T 有多一少一的误差;当时间基准脉冲源晶振误差小于十万分之一时误差源主要是时间基准脉冲计数多一少一引起;频率 f=N/T假定定时为 1 秒时间基准脉冲周期为100μS,T=10000+ΔTf=N/10000+ΔT, 误差Δf/f=N/10000+ΔT-N/10000+ΔT±1/N/10000+ΔT=1-10000+ΔT±1/10000+ΔT=±1/10000+ΔT可见误差小于万分之一随着晶振频率的提高误差减小;当采用单片机进行计数和运算时还有中断不及时引起的误差;关于误差的分析本文不再做深入探讨;频率与转速的关系f=Pv/60f 表示频率P 表示每旋转一周产生的脉冲个数v 表示转速亦即每分钟旋转的转数;T=1/f新的XJP-10B 转速数字显示仪由于采用了单片机技术和同步计数计时法使得测频、测速、测周、计数变得精确而且非常简单只要轻触仪表面板控制键就能在4 种功能间切换;由于系数可任意设置使得仪表与传感器配套不受输出脉冲数的限制;并且该仪表还有扩展的 RS232 接口能与配套的虚拟仪表动态显示频率、转速速度、和计数值;四、结束语转速仪表结构简单化品种多样化与系列化进一步要向人性化发展;随着电子技术发展单片机技术和大规模可编程数字逻辑电路的普及为转速仪表结构简单化提供了技术基础;智能芯片的运用使同一仪表硬件具有多种不同功能的软件为多样化系列化带来了便利;智能仪表的软件可为不同需求量身定做使得智能仪表又具个性化的特点;目前智能化转速数字显示仪表有通用的SQY01T 系列转速数字显示仪SZC 系列电站用转速数字显示仪SKY 系列透平膨胀机智能数字显示仪以及各种多功能转速仪表如 ZS-1 双路转速表、以及显示差速、速比的ZS-2 转速表带方向显示的SQYC 转速表可远传的CS-1 转速表等;有了设计人员不断汲取新知识不断运用新器件不断开拓新思路才有这些创新的仪表;智能仪表要向人性化发展;仪表在满足使用的同时也要为使用仪表的人带来使用上的方便和舒适;把这种理念不断融入设计和产品造就成功的仪表; 本文以此为结束语期与仪表人共勉;附录一、常用传统转速表附录三、常用频率电流转换器。
转速测量方法可以分为两类,一类是直接法,即直接观测机械或者电机的机械运动,测量特定时间内机械旋转的圈数,从而测出机械运动的转速;另一类是间接法,即测量由于机械转动导致其他物理量的变化,从这些物理量的变化与转速的关系来得到转速。
同时从测速仪是否与转轴接触又可分为接触式,非接触式。
目前国内外常用的测速方法有光电码盘测速法、霍尔元件测速法、离心式转速表测速法、测速发电机测速法、漏磁测速法、闪光测速法和振动测速法。
1.光电码盘测速法这是通过测出转速信号的频率或周期来测量电机转速的一种无接触测速法。
光电码盘安装在转子端轴上,随着电机的转动,光电码盘也跟着一起转动,如果有一个固定光源照射在码盘上,则可利用光敏元件来接受光,接收到光的次数就是码盘的编码数。
若编码数为l,测量时间为t,测量到的脉冲数为N,则转速n=(N/t*l)*60。
2.霍尔元件测速法利用霍尔开关元件测转速的。
霍尔开关元件内含稳压电路、霍尔电势发生器、放大器、施密特触发器和输出电路。
输出电平与TTL电平兼容,在电机转轴上装一个圆盘,圆盘上装若干对小磁钢,小磁钢越多,分辨率越高,霍尔开关固定在小磁钢附近,当电机转动时,每当一个小磁钢转过霍尔开关,霍尔开关便输出一个脉冲,计算出单位时间的脉冲数,即可确定旋转体的转速。
3.离心式测速法离心式转速表是利用物体旋转时产生的离心力来测量转速的。
当离心式转速表的转轴随被测物体转动时,离心器上的重物在惯性离心力作用下离开轴心,并通过传动系统带动指针回转。
当指针上的弹簧反作用力矩和惯性离心力矩相平衡时,指针停止在偏转后所指示的刻度值处,即为被测转速值。
这就是离心式转速表的原理。
测转速时,转速表的端头要插入电机转轴的中心孔内,转速表的轴要与电机的轴保持同心,否则易响准确读数。
4.测速发电机测转速利用直流发电机的电枢电动势E与发电机的转速成正比的这一关系测量转速。
测转速时,测速发电机连接到被测电机的轴端,将被测电机的机械转速变换为电压信号输出,在输出端接一个刻度以转速为单位的电压表,即可读出转速。
第三项转速测量一、训练目的1. 各种接触式转速表的识别、特点以及使用;2. 各种非接触式转速表的识别、特点以及使用。
二、评估要素1.指出离心式转速表技术参数并进行平均转速测量;2.指出磁性转速表技术参数并进行平均转速测量;3.指出磁电式测速传感器的工作特点并进行平均转速测量;4.指出光电式测速传感器的工作特点并进行平均转速测量;5.读数准确,能正确对测量过程中出现的误差进行分析;6.正确对仪表进行保养。
三、操作指南1、接触式转速表(1) 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,如图3-1a所示。
重锤利用连杆与活动套环及固定套环连接,固定套环装在离心器轴上,离心器通过变速器从输入轴获得转速。
另外还有传动扇形齿轮、游丝、指针等装置。
为使转速表与被测轴能够可靠接触,转速表都配有不同的接触头。
使用时可根据被测对象选择合适的接触头安装在转速表输入轴上。
a b图3-1离心式转速表是利用旋转质量的离心力同旋转角速度(即转速)成比例的原理制成的。
一个质量较大的重环安装在旋转轴上,并可随轴一同旋转。
当轴旋转时,重环随着轴旋转的同时,在离心力的作用下,围绕其自身的轴向垂直于轴的方向偏转,增大了其与轴的夹角,直到扭力弹簧产生的恢复力使离心力重新得到平衡为止。
重环所在平面同旋转轴夹角的变化通过杠杆、扇形块、小齿轮传递给指针,驱动指针偏转。
由于刻度是以转速的单位为刻度,而夹角与转速的平方成正比,所以表盘上的刻度是不均匀的。
离心式转速表结构简单,使用方便,价格便宜,能测量柴油机的瞬时转速,并具有较大的稳定性;但其精度较低,一般在1-2级,相对误差一般在1—8%范围内,而且不能连续使用;由于它的测量方法为接触式,在测量中会消耗轴的部分功率,因而使用范围受到一定的限制。
离心式转速表有手持式和固定式两种。
手持式转速表(如图3-1b所示)在结构上还有一套小传动齿轮箱,其目的是扩大量程。
通过不同的齿轮组合,使转速的测量范围分成5档,可以在30~24 000rpm的测量范围内进行测量,并有多种形式规格的接头以供使用。
此型转速表的主要技术指标:使用条件:转速表在环境温度为-20~45℃范围内正常工作基本误差: 转速表在温度为20±2℃的环境中,基本误差为测量上限值的±1%温度影响:当温度从20±2℃变化到-20~45℃时,转速表的温度附加误差不超过基本误差限的绝对值量程分档型号及测量范围LZ-30LZ-45LZ-60Ⅰ30~12045~18060~240Ⅱ100~400150~600200~800Ⅲ300~1200450~1800600~2400Ⅳ1000~40001500~60002000~8000Ⅴ3000~120004500~180006000~24000用手持离心式转速表测量转速时,应注意:① 转速表在使用前应加润滑油(钟表油),可以从外壳和调速盘上的油孔注入。
② 不能用低速挡测量高转速,应根据被测轴的转速,来选择调速盘的挡数。
③ 转速表轴上的探头与被测转轴接触时,应使两轴心对准,动作要缓慢,以两轴接触时不产生相对滑动为准。
同时尽量使两轴保持在一条直线上。
④ 若调速盘的位置在I、Ⅲ、V挡,则测得的转速应为分度盘外圈数值再分别乘以10、100、1 000;若调速盘的位置在Ⅱ、Ⅳ挡,测得的转速应为分度盘内圈数值再分别乘以10、100即可。
⑤ 指针偏转方向与被测轴旋转方向无关。
⑥使用完毕后应擦拭干净,放置在阳光不能直接照射的地方,远离热源,注意防潮防腐蚀。
(2) 磁性转速表磁性转速表是根据电磁感应原理制成的。
如图3-2,它是利用回转圆盘在旋转磁场中由于感应出涡流而产生的扭矩带动指针偏转来测量转速,又称为点涡流式转速表。
磁性转速表的旋转部分是由永久磁铁和铁芯组成,在磁铁和铁芯之间形成强磁场的环形间隙。
在间隙中安装有铝或铜制成的杯形圆盘作为敏感元件,当磁铁和铁芯随转速表轴一起旋转时,圆盘便作为切割磁力线运动,因此产生感应电流。
电流受到由永久磁铁所产生的磁场的作用,使圆盘产生一个旋转力矩,圆盘在旋转力矩作用下,沿永久磁铁的旋转方向而偏转,其偏转角的大小与轴的转速成正比。
当旋转力矩被游丝所产生的反作用力矩所平衡时,指针便指示出相应的转速。
图3-2磁性转速表的应用较广,结构简单,尺寸小,刻度均匀,测速范围较大,其误差为~%,其主要的缺点是灵敏度差,其测量精度容易受温度的影响。
2、非接触式转速表非接触式测速仪表结构复杂,但精度较高,多用于无法进行接触测速和对能量损失与测量结果有影响的场所。
主要有闪光测速仪和数字式转速表两种。
电子数字转速表是电子数字显示技术在转速测量上的应用。
测量精度高,指示部分可以直接进行数字显示,还可以输出数字信息,当与打印机和计算机配套使用时,可实现转速的自动记录和数据处理。
电子数字转速表具有体积小、重量轻、读数准确、使用方便、可遥测、可连续反映转速变化等优点。
电子数字转速表由测速传感器和电气计数器等组成。
转速传感器按其作用原理可分为光电式、磁电式、电容式、霍尔元件等几种。
下面介绍常用的磁电式、光电式两种传感器。
(1)、磁电式测速传感器磁电式测速传感器如图3-5所示,它由永久磁铁3、线圈5和转子2(含3z 个齿)组成。
转子2装在被测轴1上,转子2为有3z 个齿的齿轮。
当轴旋转时,由永久磁铁、空气隙、转子组成磁路的磁阻。
由于永久磁铁和齿轮间的空气隙大小不断改变,磁路的磁阻也随之变化,检测线圈4的磁通也不断变化,从而产生交变的感应电动势。
形成与轴的转速相应的电信号,电信号频率正比于被测轴的转速n ,即603nz f =式中,3z 为转子上齿轮的齿数。
磁电式测速传感器的特点是:能直接测量角速度,输出功率较大,配用电路较简单,并可远距离传递;结构简单,工作可靠,性能稳定;工作频率一般为5~500Hz ;对转轴有一定阻力矩,并且低速时其输出信号较小,故不适应低转速和小扭矩轴的测量;不适应在高温和强磁场下工作。
(2)、光电式测速传感器1)直射式光电测速传感器光电测距传感器将被测的转速信号利用光电变换转变为与转速成正比的电脉冲信号,然后测得电脉冲信号的频率和周期,就可得到转速。
直射式光电测速传感器原理如图3-3所示,将圆盘2均匀开出z 条狭缝,并装在欲测转速的轴1上,在圆盘的一边固定一光源4,在圆盘另一边固定安装一硅光电池3。
硅光电池具有半导体的特性,它具有大面积P-N 结,当P-N 结受光照射时激发出电子、空穴,硅光电池P 区出现多余的空穴,N 区出现多余的电子,从而形成电动势。
只要把电极从P-N 结两端引出,便可获得电流信号。
当圆盘随轴旋转时,光源透过狭缝硅光电池交替受光的照射,交替产生电动势,从而形成脉冲电流信号。
硅光电池产生信号的强弱与灯泡的功率及灯泡和圆盘距离的远近有关,一般脉冲电流信号是足够强的。
脉冲电流的频率f 取决于圆盘上狭缝数1z 和被测轴的转速n ,即601nz f =狭缝数1z 是已知的,如能测得电脉冲信号频率,就等于测到了转速。
2)反射式光电测速传感器反射式光电测速传感器同样利用光电交换将转速转变为电脉冲信号。
其原理如图3-4所示,它由光源4,聚光镜3、6、7,半透魔膜玻璃2及光敏元件1组成,检测轴的测量部位相间地粘贴反光材料和涂黑,以形成条纹形的强烈反射面。
常用反光材料为专用测速反射纸带,也可用金属箔代替。
光源4发出散射光经聚集镜6折射形成平行光束,照射在斜置45°的半透膜玻璃2上,这时光将大部分反射,通过聚光镜3射在轴上,形成一光点。
如射在反射面上,光线必将反射回来,并且反射光的大部分透射过半透膜玻璃经聚光镜7照射到光敏管1上;反之如果光射在轴的黑色条块上则被吸收,不再反射到光电管上。
光敏管感光后会产生一电脉冲信号。
随着轴的转动,光电不断照在反射面和非反射面上,光敏管交替受光而产生具有一定频率的电脉冲信号。
设轴上贴2z 条反射面,则电脉冲信号频率为 602nz f测得电脉冲信号的频率,就可得到转速。
用手持光电式(反射式)转速表测量转速时,应注意:①向待测物体上贴一个反射标记,功能选择开关拨至“RPM ”档。
②应注意非反射面积必须比反射面积要大;如果转轴明显反光,则必须先搽以黑漆或黑胶布,再在上面贴上反光标记;在贴上反光标记之前,转轴表面必须干净与平滑。
图3-5 DT6234B 手持转速表 ③装好电池后按下测量按钮,使可见光束照射在被测目标上(贴好反光条的部位),与被测目标成一条直线,开始测量。
④待显示值稳定后,释放测量钮。
此时现实屏无任何显示,但测量结果已经自动存储在仪表中,测量结束。
⑤此时按下MEM 记忆键,即可显示出最大值、最小值及最后测量值。
⑥使用完毕取出电池,放置在阳光不能直接照射的地方,远离热源,注意防潮防腐蚀。
光电式测速传感器的特点是:输出信号稳定;性能稳定,使用方便;对被测轴无干扰;抗污染能力较差,不适宜在较脏的环境下工作;国内已有测量转速用的光电式传感器产品可选用,其测速范围可达每分钟几十万转。
1234567图3-4 SZGB-11型光电传感器的光路图。