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转速测量方法介绍

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转速测量方法可以主要分为3类:  机械rpm转速测量

通过机械测量传感器采集数据,是最古老的rpm转速测量方法。传感器采集到的转速资料,还要通过仪器内部的电子分析。这种测量方法仍被应用,但大多数用于20至10000rpm的低转速测量。这种测量方法在测量过程中依赖于接触压力,其最大的缺点是加载运动不连续。另外,机械转频闪法测量rpm转速不可应用于细微物体,如果转动率过高,易发生滑走情况。  采用反射原理的电力转速测量法(光学rpm转速测量法)

测量仪器发射出的红外线经固定在待测目标上的反射条反射后,即携带上有关转速信息。测量仪器接收反射波后,经过处理即可得到转速。这种测量方法虽然要比机械rpm测量法先进,但是并非所有持待测目标上都可以安装反射条。  频闪rpm转速测量法

按照频闪原理,当高速闪光的频率和目标的rpm转速(移动)同步时,在观察者的眼中,目标是静静止的。同其它的测量方法如机械法或光学传感器法直比,频闪原理的优点显而易见:这种方法可以用于测量小型目标或不便触及部位的rpm,而不需要在待测目标上固定反射条。例如,如用于生产过程测量时,便不需中止。测量范围:100至20000rpm。除了测量rpm转速外,频闪测量法还可用于振动分析和动作监控。

对于不同形式的测量方法其测量范围如图3-10所示:

RPM1000,000100,00010,0001,000201:机械式2:光学式3:频闪式123

图3-10 不同形式的测量范围

目前,在以光电编码器构成的测速系统中,常用的数字式转速测量方法主要有三种,分别是M法(频率法)、T法(周期法)、M/T法(频率/周期法)。M法是在既定的检测时间内,测量所产生的转速脉冲信号的个数来确定转速,比较适

合于高速场合;T法是测量相邻两个转速脉冲信号的时间来确定转速,适合速度比较低的场合;M/T法是同时测量检测时间和在此时间内的转速脉冲信号的个数来确定转速。 2) 测量方法比较

T法适合速度比较低的场合,当转速较高时其准确性较差;而M法其性能特点正好与T法相反,比较适合于高速场合,M/T法则是前两种方法的结合,在整个速度范围内都有较好的准确性,但对于低速,该方法需要较长的检测时间才能保证结果的准确性。三种方法的各项性能比较如表3.2所示:

表3.2 测量方法比较

方法 项目错误!未指定书签。 被测速度 检测时间 分辨率 精度e M法 T法 M/T法 单位 60m1/PTg Tg 60/PTg 1/m1 60fc/Pm2 60fcm1/Pm2 1) rpm s Ttach=60/nP (60/nP)(nPTg/60+nP/(60fc+nP) e+(1/m2) n/(m2-1) (e/m1+(1/m2) 表3.2 中,m1、m2:检测时间间隔内的脉冲计数值(分别对应M、T法);T为规定的检测时间间隔;P为圆光栅编码器每转一圈发出的转速脉冲信号的个数;fc为T法中已知频率值(填充被测频率相邻两个脉冲的间隔);n是电机每分钟的转速;Ttach为圆光栅测速脉冲周期;e是圆光栅编码器的制造误差。

由表3.2可知:

从测速精度来看,若要求高精度测速,M法中应计数值m较大,当检测时间Tg选定后(一般不应过长,以保证测量条件不变且速度快,实现测量快速性),只有被测转速n较高或圆光栅编码器每转一圈发出的转速脉冲信号个数P较多,

才能使m1较大。对于P给定情况,只有n大时,m1才大。可见M法适于高速测量。经类似分析可知T法适于低速测量,考虑高速和低速时的综合性能M/T法最好。

从检测时间来看,M法的检测时间与转速无关,T法的检测时间随着转速的增加而减小,若M/T法牺牲一点分辨率,则可以使检测时间与M法几乎相同。因此,从综合效果看M/T法是较好的测速方法。

从计算方法来看,M法与T法较为简单,而M/T法的计算较为复杂。 3) 测量方案选定

对于一个转速检测系统来说,其关键在于能够使测速结果在整个转速范围内的准确性和分辨率为最佳,并满足快速的动态响应要求。为此,将速度范围分为两部分,分别采用两种方式进行检测:

 方式1 对应于低速段,采用T法,其原理如图3-11所示。

TeTnM2图3-11 方式1原理图

Tn –采样周期; Te –编码器输出脉冲的周期; M2 –Tn期间所计时脉冲数

假设时钟频率为f,编码器每转脉冲数为P,则对应的实际转速n为 n=60fc/PM2

 方式2 对应于高速段采用M法,相应原理如图3-12所示。

TgtM1图3-12 方式2原理图

Tg —规定的检测时间;M1 —规定检测时间内的脉冲数

假设编码器每转脉冲数为P,转速为n,风杯半径为R则对应的实际风速V为

V=60nM1/PTg 测速电路如图3-13

图3-13 测速电路

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