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傳感器轉速測量方案

發(fā)布時間:2014-03-24
傳感器轉速測量方案

轉速(速度)在線測量方案選擇時,一般要考慮的問題有以下幾點:
1.被測物體運動的速度范圍;
  超低速(0.02~2.00r/min)
  低速(0.5~500r/min)
  中高速(10~20000r/min)
  高速(500~200000r/min)
  超高速(500~600000r/min)
  全速(0.020~600000r/min)
2.被測物體可測點幾何形狀;
  軸(光軸/帶孔/帶槽/帶銷/葉片)
  傳動齒輪/皮帶
3.環(huán)境條件;
4.動態(tài)/靜態(tài)顯示、記錄、控制;
5.誤差、響應時間、輸出控制形式等;
測速范圍作為基本參數(shù),直接關系到傳感器和測速儀的選擇;比如在20~20000r/min這一測速范圍,函蓋了低速、中高速,滿足這一測速范圍的傳感器和測速儀表品種比較多;如果測速范圍在20r/min以下,甚至0.1r/min以下,這就是超低轉速測量,不是普通的傳感器和測速儀表能滿足的了。
被測物體可測點幾何狀況及環(huán)境條件,往往是傳感器和測速儀的*大制約因數(shù)。比如一種微型電機,被測旋轉軸直徑只有1.5mm,只有端面露在外面,且此軸沒有負載能力,如何檢測?再如被測物體轉速0.10~2.00r/min,要求測量儀表輸出4~20mA的標準信號,測量環(huán)境70攝氏度,這就要求傳感器和測速儀不光滿足測速范圍的要求,還要滿足環(huán)境溫度的要求。
被測物體可測點幾何形狀,關系到適用傳感器的品種,可測點周邊空間關系到選用傳感器的可安裝性,可測點環(huán)境關系到傳感器和儀表的耐受特性。
動態(tài)測量和靜態(tài)測量,關系到測量方法和瞬時轉速的概念,靜態(tài)測量一般選用的采樣時間為0.5秒到2秒,超低轉速時,可延時到60秒。動態(tài)測量一般采樣時間選擇小于0.1秒,高速采樣時,要求采樣時間不超過0.02秒。
在線測量有時作為觀測手段,只需要顯示;有時作為反饋,用于系統(tǒng)調節(jié),有時用于報警控制。
誤差、響應時間、輸出控制形式,直接關系到測量目的能否達到。
以上決定轉速(速度)在線測量方案選擇的幾點要素,主要針對安裝以及測速范圍與環(huán)境條件等方面的適用性;在線測量方案還要求簡單可靠,經(jīng)濟有效。
從傳感器的安裝方式來分,有接觸式和非接觸式兩種;按傳感器的類別來分,就有磁電、磁敏、光電(光纖)、霍爾等方式,下面先從這兩個側面來介紹轉速傳感器的選用方案:
方案1:接觸式測量
這種測量方式一般適用中、低轉速的測量。傳感器與被測旋轉軸,通過彈性聯(lián)軸器連接,傳感器安裝固定時,要求出軸與被測旋轉軸盡量保持同一條直線,在較高速時尤其嚴格。
這種測速方式一般選用的傳感器有光電、磁電和霍爾等式樣,一般測速范圍在04000/分。測速時每周脈沖數(shù)在100以下(如SGB-4A光電轉速傳感器)。在轉速低于1/分時,可選用光電編碼器(如CHA-1光電編碼器),每周脈沖數(shù)可高達2000以上。這種接觸式測量在6000/分 ~幾十萬轉/分就不能滿足要求,我們一般可選用以下幾種非接觸式測量方式。 
方案2:盤式磁性測量
被測旋轉軸上固定一個發(fā)訊盤,發(fā)訊盤上一個同心圓上均勻分布若干個孔或凹槽,轉速傳感器可為磁電轉速傳感器(SM-16)或磁敏轉速傳感器(SMS-10/12)。
發(fā)訊盤均勻分布1~100個孔或凹槽(發(fā)訊盤的材料為導磁材料如低碳鋼或電工鋼),傳感器的感應距離在0.5~2mm左右;發(fā)訊盤上均勻分布28個磁鋼時(發(fā)訊盤的材料可以是非導磁材料),傳感器的感應距離在26mm左右。
在低轉速時,過去為滿足計數(shù)式轉速表的測量要求,一般發(fā)訊盤選用均勻分布60個孔或凹槽,現(xiàn)在也可以選用1100個孔或凹槽。如選用接近開關,感應距離可達46mm.;發(fā)訊盤只要選用導電材料就可以。這種方案中的發(fā)訊盤,往往可以借用系統(tǒng)本身就有的齒輪、皮帶輪等。
如果發(fā)訊盤既不能選用導磁材料,也不能選用導電材料,還可以選用以下方案。 
方案3:遮斷式光電測量
遮斷式光電測量1
遮斷式光電測量2
發(fā)訊盤不管是什么材料,只要在遮光盤的同心圓上均勻分布若干個通光的孔或槽,槽形光電傳感器固定在遮光盤工作的位置上,這種方案,一般不能用在粉塵較多的場合。
方案4:反射光電測量
當被測軸上不能安裝發(fā)訊盤或遮光盤時,可以直接在被測軸上粘貼反光標簽(或在光潔的軸上涂黑),用光電傳感器(WO-DNPW2)或光纖傳感器來測量。測量距離在580mm。反光標簽容易污損的環(huán)境下,需即時更換,當然還可以用下面的方案。
方案5:軸式磁性測量
 軸式磁性測量1
 
 
軸式磁性測量2
當被測軸上本身就有孔或凹槽,打一個凹坑擰一個螺釘或者鑲嵌磁鋼較容易時,如軸式磁性測量1,可以選用磁敏(SMS-16/22)磁電轉速傳感器(SM-16/22)來測量。如軸式磁性測量2,可以選用磁電轉速傳感器(SZMB-1)來測量;軸式磁性測量,要求軸或凸出的材料是導磁的鋼鐵。感應距離1mm左右。測量范圍:010萬轉/分。在高速軸上打凹坑擰螺釘鑲嵌磁鋼時一定要考慮動平衡。
磁敏、磁電、霍爾和部分接近開關同屬磁性傳感器,但它們也有適用性的差異,選用時注意以下比較。
幾種磁性傳感器的性能比較:
傳感器 典型型號 測數(shù)范圍(頻率范圍) 感應對象 檢測距離 應用場合
磁敏傳感器 SMS-16 SMS-12 010kHz 鐵、電工鋼 0.5~1.5 速度、位移
  SMS-10 0~20kHz 鐵、電工鋼 0.5~4 速度、位移
磁電傳感器 SM-16 50~5000Hz 電工鋼 0.5~1 速度
霍爾傳感器 Hal-12 0~10kHz 磁鐵 1~5 速度、位移
接近開關 LJ-12 0~200Hz 金屬 1~5 速度、位移
 
以上僅列舉了幾種常見的轉速測量方法中傳感器的選擇。系統(tǒng)工程中還要根據(jù)測量的環(huán)境、轉速范圍,以及系統(tǒng)的現(xiàn)有條件和具體工程要求來綜合考慮傳感器的選用方案。比如在無刷直流馬達作驅動的系統(tǒng)中,轉速信號的來源可直接從直流馬達的反饋信號中取得。
 
 
取得轉速信號后,信號送入二次儀表。二次儀表除簡單的數(shù)字顯示外,品類繁多,下表列出幾個常見的智能轉速數(shù)字顯示儀,并將它們的功能對比列出,以便取得完整的轉速測量方案。
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