各种转速测试方案课件

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,转速测量,主要内容,1.,准备工作（测试前要考虑的几个问题）,2.,传感器类型,3.,测试方案,4.,转速信号获取,5.,待补充,1.,转速在线测量方案一般要考虑以下几点,：,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),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。,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；,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。,4,）,动态,/,静态显示、记录、控制；,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。,5,）,误差、响应时间、输出控制形式等；,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。,6,）,测转速流程,传感器,处理电路（比较？整形？）,输出,TTL,信号,采集卡计数通道,输出方波信号,计数,f,n=60*f/N,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。,2.,传感器类型,安装方式,机理,接触式,非接触式,磁电,光电（光纤）,磁敏,霍尔,电涡流式、电容式等,3.,测试方案,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。在转速低于,1,转,/,分时，可选用光电编码器，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。,如,SGB-4A,光电转速传感器,如,SGDBM-01,光电编码器,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或磁敏转速传感器。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（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,遮断式光电测量一,遮断式光电测量二,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。,遮断式激光测量,J,小型氦氖 激光器,S,激光束,r,遮光叶片,G,光电池,X,为叶片数,漏光式激光测量,激光器,的功率不须很大,只要,1,一,2mW,即可。,叶片或光盘,要求尽量轻、薄,并有一定的刚性。可用硬纸片或刮胡刀片,(,磨钝,),。如果光盘太柔,高速转动时会发生抖动使光束不能准确地穿过小孔。如果叶片太重,则影响小功率被测体的转速。,光电池,型号不拘,没有光电池可用大功率晶体三极管等经处,理后代替,激光束有光束细、不发散、能量集中,方向性好、射程远等特点,因而在一定范围内可以实现远距离光电效应。适应于任何旋转刚体的转速测量。,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,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。,轴式磁性测量,2,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。,例子：,n-,发动机转速,f-,脉冲的频率值,N-,音轮的齿数,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,感应对象,检测距离,应用场合,磁敏传感器,SMS-16,0,10KHz,铁、电工钢,0.5,1.5mm,速度、位移,磁电传感器,SM-16,50,5KHZ,电工钢,0.5,1mm,速度,霍尔传感器,Hal-12,0,10KHz,磁铁,1,5mm,速度、位移,接近开关,LJ-12,0,200Hz,金属,1,5mm,速度、位移,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。,4.,转速信号获取,传感器输出的信号是,TTL,信号，所以需要采集卡进行,A/D,转换为数字信号。那么对采集卡有和要求？,定时器时钟频率和计数器,频率信号抗干扰性强，易于传输，可以达到较高准确度的测量，所以在测控系统中，测频方法的研究越来越受到重视。常用的频率测量方法有,直接测频法,、,测周期法,、,变闸门测频法,和,多周期同步法,等。,直接测频法,是一种在标准的闸门时间，通过计数器记录待测信号的脉冲个数的测量方法。闸门时间通常根据计数器对标准频率源计数而获得。下图为直接测频法示意图，图中,f,为待测信号频率，,fn,为标准信号频率，,T,为标准闸门时间。测量时，一般利用单片机内的两个定时,/,计数器，其中一个作为定时器给出标准闸门信号,T,，另一个作为计数器对待测信号的变化次数直接进行计数便得到计数值,N,，则,f=n/T,测周期法,是一种利用周期与频率互为倒数关系，通过测量待测信号的周期获得其频率的间接测量方法。测周期法示意图如下图所示，图中,f,表示待测信号频率，,fn,表示标准信号频率，,T,表示信号的周期。,该方法与测周期法类似，即精确的闸门时间由待测信号确定，但又不仅仅测一个周期，而且待测信号频率越高，测量的周期就越多，也保证了高频测量的精度。,变闸门测频,示意图如图所示，图中,f,表示待测信号频率，,fn,表示标准信号频率，,T,表示预置闸门时间，,T,。表示精确闸门时间。测量时，一般利用单片机内或,BNC,中两个定时,/,计数器，将它们分别设置为预置闸门时间的定时器和对待测信号的变化次数计数的计数器。当定时时间一开始，定时器便开始对内部脉冲计数，直到计数器次数变化时停止对内部脉冲的计数，这样便得到了时间,t,和计数器的次数,N,，则,f=N/,（,T+t,）,多周期法,是一种通过测量信号多个周期的时间而得到信号的周期，再利用周期与频率互为倒数关系得到频率的测量方法,。,通过以上四种常用测量方法的比较可以看出,:,这四种频率测量方法有着各自的优缺点及适用范围。,直接测频法适用于高频测量,;,测周期法适用于低频测量,;,变闸门法和多周期法适用于中频测量。,一种新型方法,变周期测频法。,5.,待补充,传感器知识：,频响时间，范围，电压信号，国内国外此类传感器发展情况等。,2.,反射式装置时，对反射片有何要求？,激光传感器,激光转速传感器,JX7750005,该探头,发射激光束到旋转轴上，在旋转轴上的反光标志,(,反光线,),产生每转一个反光脉冲,由该探头转换为,TTL,电信号，用于转速测量、动平衡相位基准和触发采样。,技术指标,输出电信号,:TTL,脉冲上升沿对应从黑到白,脉冲指示灯,:LED,在脉冲位于高电平时显示,工作温度范围,:050 oC,转速测量范围,:1 60000,转,/,分,探头到轴的工作距离,:1200 cm,电源,:4.55.5Vdc,30mA,外形尺寸,(mm):65(,长,),25(,宽,),25(,高,),重量,:45 g,连接线：,5Vdc,电源，地（公共端），,TTL,输出,多种解决方案：,1,）输出,TTL,脉冲电压信号（,0-5V,）；,2,）通过转速表，现场显示转速，并可输出,4-20mA,电流信号；,3,）通过转速表，现场显示转速，并可接,485,或,232,接口；,内容总结,转速测量。轴（光轴/带孔/带槽/带销/叶片）。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。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。从传感器的安装方式来分，有接触式和非接触式两种。这种测量方式一般适用中、低转速的测量。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04000 转/分。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。光电池型号不拘,没有光电池可用大功率晶体三极管等经处。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。传感器输出的信号是TTL信号，所以需要采集卡进行A/D转换为数字信号。输出电信号:TTL脉冲上升沿对应从黑到白。1）输出TTL脉冲电压信号（0-5V）,