模拟式转速传感器

   (1)测速发电机它是根据电磁感应原理测速的微型发电机，输出电压正比于输入轴上的转速，即

 

式中，B为测速发电机中磁感应强度；r为测速发电机绕组的平均半径；l为测速发电机转子的总有效长度；ω为测速发电机转子的角速度；n为测速发电机的转速。

    测速发电机可分为直流测速发电机和交流测速发电机两类。测速发动机的优点是线性好、灵敏度高、输出信号大。

   (2)磁性转速表磁性转速表的结构原理如图2.18所示，转轴随待测物旋转，永久磁铁同步旋转。铝制圆盘靠近永久磁铁，两者产生相对运动，在铝制圆盘中形成涡流。涡流产生的磁场跟永久磁场相互作用，使铝制圆盘产生一定的转矩Me，转矩Me跟待测物的转速n成正比，即Me=ken。转矩Me驱动铝盘转动，使游丝扭转变形，产生与转角反向的作用力矩Ms，Ms=ksθo当两力矩相等时，铝盘及与其固连的指针停留于一定位置，此时指针指示的转角即对应于被测轴的转速，即

 

式中，k为与结构有关的常数。

 

图2. 18磁性转速表的结构原理图

    这种转速表具有结构简单、维护和使用方便等优点，缺点是精度不高，检测范围为1~ 20000 r/min，精度为1.5%~2.0%。

   (3)机械式转速表常用的机械式转速表有离心式和钟表式。离心式转速表具有结构简单、使用方便、价格便宜等优点，所以尽管测量精度低，目前仍广泛使用。但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。

    离心式转速表的结构原理如图2.19所示。

    当转轴转动时，重锤在锤的重力和杆的张力作用下做匀速圆周运动，连杆和拉杆的交点在连杆张力和拉杆拉力作用下也作匀速圆周运动，套筒则在重锤离心力作用下通过拉杆沿转轴方向向上或向下移动一个位移。套筒压缩或拉伸弹簧，弹簧产生一个反弹力，使套筒达到动态平衡。由于离心力与转速的平方成正比，即Fc=kcω2，弹簧力与套筒位移

 

图2. 19  离心式转速表的结构原理图

成正比，即Fs=ksx，则二力平衡时有

 

    根据上式，检测出位移量即可知道待测物的转速。这种转速表测量范围为30~20000 r/min，测量误差为±1%。

    钟表式转速表的工作原理是利用在一定时间间隔内（如3s、6s等）记录下旋转轴转过的圈数来测量转速。它所测量的是某段时间内的平均转速值，这种转速表的测量范围可达100000 r/min，测量精度为±0.1%~0.5%。

    离心式转速表和钟表式转速表在使用时只要将转速表旋转轴顶在被测轴旋转端面上靠摩擦力带动便可工作，直接读出转数值。

   (4)频闪式转速表频闪式转速表的根据是人眼的视觉暂留现象。所谓“视觉暂留现象”，就是人的眼睛在很短的时间内（大约1/15~1/20 s）有保持已经从视野中消失了的物体形象的能力。

    根据这一原理，如用一个闪光频率可调的闪光灯照射到预先做有标记的旋转轴端（或圆盘）上，如图2. 20所示，频率可调的多谐振荡器4便产生某一频率的等幅信号，控制频闪管3发出相同频率的闪光至被测转轴1的反光标志2上。设fs和fx分别表示闪光频率和被测轴的转动频率。当fs=fx时，由于人眼的暂留性，反光标志看起来似乎在某一位置是静止不动的，见图2. 20(b)；当闪光频率等于转速的1/N数值时，反光标志光亮度要小于同步时的亮度，见图2. 20(c)；当闪光频率等于转速的Ⅳ倍时，条纹数也就变成Ⅳ条，见图2.20(d)；当fs<fx时，反光标志朝相同方向旋转，见图2.20(e)；当fs>fx时，反光标志则朝与转轴相反方向旋转，见图2. 20(f)。这样重复多次，直至看到反光标志最亮且似乎静止不动，这时可以从仪表指示盘上直接读出被测的转速。频闪转速表方便灵活，可随意搬动测试，适用于中、高速测量，精度约为0.1%~2%。

 

  图2. 20频闪转速表测速的工作原理图

1-被测转轴；2-反光标志；3-频闪管；4-振荡器